Jak rozumět teorii relativity

Jak víte, celý hmotný vesmír má tři dimenze: nahoru a dolů, doleva a doprava, dopředu a dozadu. Čtvrtý rozměr - čas. Dohromady tvoří časoprostorové kontinuum. Ale háček je, že naše představy o prostoru a času je přímo závislá na rychlosti, s jakou se pohybujeme.

Je to vztah mezi časem, prostorem a pohybujícího se objektu popisuje speciální teorie relativity (SRT), vyvinutý společností Albert Einstein v roce 1905. Později na jeho základě velký fyzik a obecné teorie relativity (GR), které, kromě toho, čase a prostoru, a bere v úvahu další faktory, jako je gravitace. Na tom nebudeme mluvit - to by vyžadovalo samostatné pojednání. Takže budeme pokračovat ke studiu speciální teorie relativity!

Hlavními principy teorie relativity

První věc je pochopit, pro vývoj teorie relativity: relativní pohyb.

To znamená, že přítomnost nebo nepřítomnost pohybu je vždy definován ve vztahu k jiným objektům. Pohyb a její rychlost je závislá na pozorovatele (ten, kdo se dívá na objekt) a referenčního rámce (dále jen jedna, kde to vypadá).

Představte si, že cestující cestuje ve vlaku a čte knihu. Pro něj je kniha stále jako imobilní a míst ve vlaku a ostatních cestujících (v případě, že sedí na svých místech a ne dělat jejich cestu do jídelního vozu, samozřejmě). Rychlost všech pevných objektů, ve vlaku, z hlediska naší vlastní, bude nula-reader spolujezdce.

V tomto okamžiku je platforma by měla druhá osoba, která hvízdla kolem létající vlak. Pro něj, a spolujezdce s knihou a pohybuje se rychlostí vlaku sedadla - řekněme, 200 km / h. Ale cestující na cestě do jídelního vozu, který se nachází v čele konvoje bude pohybovat ještě rychleji: jejich rychlost se bude vyvíjet s rychlostí vlaku.

To je případ s nějakým přídavkem rychlostí, ale je zde jedna výjimka: rychlost světla. Světlo z projektoru na nose našeho vlaku se vždy bude pohybovat stejnou rychlostí - 300 000 km / s.

Zde se dostáváme v blízkosti základních principů, na kterých je teorie relativity:

• Princip relativity: Pro subjekty, které se pohybují vzájemně vůči sobě při konstantní rychlosti nebo lopatky (jak osobní a jeho knihou), fyzikální procesy jsou stejné.
• Princip stálosti rychlosti světla: Rychlost světla je konstantní pro všechny pozorovatele bez ohledu na jejich rychlosti vzhledem ke světelnému zdroji. To znamená, že světlo z lampy na nose vlaku nebo světla z projektoru na kosmické lodi mají stejnou rychlost.

Světlo se pohybuje tak rychle, že jeho šíření zdá být okamžitá. Ale vypadá to velmi odlišné vzdálenosti ve vesmíru. Například, vzdálenost od Slunce na Zemi, tvořící 150 milionů kilometrů, světlo projde do přibližně 8 minut. To znamená, že v případě, že slunce vůbec uhašenBudeme vidět za pouhých 8 minut.

Důsledky teorie relativity

Co vyplývá z výše uvedených zásad a jakým způsobem souvisí s časem a prostorem? Teorie relativity má tři hlavní důsledky: prostor se rozšiřuje, úvazky, masové zvyšuje. Budeme rozumět s každou objednávku.

Doba je komprimován

Einstein byl první, kdo si uvědomil, že čas To není absolutní a je závislá na referenční rámec, ve kterém se nám to pozorovat. Země a vzdálené galaxie na druhém konci vesmíru jsou na různých místech nejen prostor, ale čas.

Relativně pohybujících se objektů čas jede pomaleji. Tato skutečnost byla ověřenaAround-the-World Atomic Hodiny: Předpokládané Relativistic čas Zisky pomocí dvou identických atomových hodin: jedno zařízení vlevo na Zemi, a druhý, který byl zaslán nadzvukové letadlo po celé planetě. Při sázení, bylo zjištěno, že čas, který letěl na několik tisícin sekundy za celý den v klidu.

Čím blíže je rychlost objektu stává rychlost světla, tím pomaleji čas plyne pro něj. Teoreticky, pokud astronaut půjde na výlet na kosmické lodi při rychlostí blízkou rychlosti světla, bude mít v budoucnosti. Neboť to bude trvat několik týdnů, a ve světě - po celá desetiletí. To je relativita času.

space smršťuje

Dalším překvapivým důsledkem relativity: když vidíme objekt v pohybu, můžeme pozorovat, že se zkracuje se zvyšující se rychlostí. Z hlediska pozorovatele, když se blíží rychlosti světla objekt se zkracuje a kratší ve směru pohybu a kolmo k ní zůstává v jeho bývalých rozměrech.

Předpokládejme, že jsme závod astronaut v kosmické lodi, která může cestovat rychlostí světla, a sami jít do útulné hvězdárny pozorovat svou cestu. Když se blížíte rychlost světla s loď začíná být něco divného. Bereme na vědomí, že je stále kratší. Ale změny se odehrávají pouze ve vztahu ke směru jízdy, šířka vozidla zůstává konstantní. Dosažení rychlosti světla, stane se prakticky nerozeznatelný na délku.

Pravděpodobně naše astronaut není spoustu legrace? Nebojte se o něj astronaut bude žádná změna. Je to prostě radost rákosí směrem k rozlehlosti vesmíru a nemá nic nevšimne. Prostor je stlačen vzhledem k pozorovateli jen.

hmota se zvyšuje

Dalším pozoruhodným důsledkem relativity je skutečnost, že jako rychlost objektu, jeho hmotnost také zvyšuje.

Hmota a energie jsou neoddělitelně spojeny. To je vyjádřeno ve slavné Einsteinovy ​​rovnice E = mc². Tento vzorec ukazuje, že energie z těla je úměrná jeho hmotnosti. Při přenosu energie do těla (tj, jeho zrychlení) a zvýšené hmotnosti. Ukazuje se, že část energie vede ke zvýšení rychlosti, a na straně druhé zvyšuje hmotnost.

Připomeňme si naše astronauty, kteří se blíží k rychlosti světla v jeho lodi. Pozorování ze Země, vidíme, že když rychlost vozidla se stává obtížnější jej urychlit, existuje více a více energie je zapotřebí tlačit. Přijde čas, kdy je loď dosáhne váhu, která ve vesmíru žádná síla jej již pohybovat. To je důvod, proč v praxi, cestování v čase ještě není možné.

krátce

Takže, když se blíží rychlosti světla rozšiřuje, prostor zmenší. Ale to vše se děje jen v očích pozorovatele, který vidí pohyb objektu ve vztahu k sobě. Za astronauti v kosmické lodi nezměnily (kromě zvýšení hmotnosti). Ale zatímco oba pohledy jsou pravdivé. Proto je teorie relativity, a vezme si jeho jméno.

Stále není příliš jasné? To není překvapující, protože Einstein sám trvalo 10 let, aby vytvořily základní principy teorie relativity. Tam je kniha, která vám pomůže se znovu dát tyto zásady v úvahu a vysvětlí vše doslova na prsty u nohou, s pestrými obrazy a dostupné plány. „Teorie relativity“ editorial „Avanta“ nakladatelství AST určena studentům středních vrstev, ale bude zajímat jakékoliv dospělé osoby, která chce proniknout do tajemství našeho vesmíru. Po tom, co se jeví jako zázrak, ve skutečnosti realita!

Koupit knihu