Hvad er relativitetsteori for dummies

Den særlige relativitetsteori revolutionerede bogstaveligt talt fysikens verden og ændrede fuldstændig den almindeligt accepterede forståelse af verden omkring os.

Mange fysikere er stadig involveret i varme diskussioner relateret til relativitetsteorien. I dette materiale vil jeg forsøge at forklare så klart som muligt, hvad denne relativitetsteori er.

Speciel og generel relativitetsteori

Tilbage i 1905 offentliggjorde den store fysiker Albert Einstein sit arbejde med titlen Special Theory of Relativity (i det følgende benævnt SRT), hvor en forklaring på, hvordan man beskriver bevægelsen mellem forskellige inertiale referencerammer eller, mere simpelt, objekter, der bevæger sig i forhold til hinanden med en bestemt hastighed.

I sit arbejde sagde videnskabsmanden, at du har brug for under bevægelsen af ​​to objekter med en fast hastighed studer deres bevægelse i forhold til hinanden og ikke tage et af objekterne som et absolut system nedtælling.

Kort sagt, hvis konventionelle astronauter flyver på et rumfartøj, og du og din partner på et andet, så for For at sammenligne dine observationer er det eneste, du har brug for at vide, hastigheden i forhold til hinanden ven.

Speciel relativitetsteori

Dette er et unikt underafsnit, der studerer et udelukkende specielt tilfælde (derfor kaldes det det), hvor bevægelsen er ensartet og retlinet.

I tilfælde af at et materielt objekt accelereres eller bevæger sig i en bue, så ET HUNDREDE gælder ikke. I dette tilfælde er det allerede brugt Generel relativitetsteori (Generel relativitetsteori), beskriver kroppens bevægelse i alle andre tilfælde.

Hele Einsteins teori er baseret på følgende hovedpostulater:

1. Relativitetsprincippet. Ifølge ham virker alle fysiske love endda på objekter, der er inertiale referencerammer (bevæger sig i forhold til hinanden med en fast hastighed).
2. Princippet om lysets hastighed. Lysets hastighed er den samme for absolut alle objekter, og det betyder ikke noget, i hvilken hastighed materielle objekter bevæger sig i forhold til lyskilden.

Ether-søgninger og eksperimentelle data

I slutningen af ​​det 19. århundrede søgte datidens forskere aktivt efter den såkaldte ether - mediet, hvor lysbølger ifølge deres ideer skulle have spredt sig. På samme tid blev en analogi med lydbølger overvejet, og de har brug for et bestemt medium til formering.

Som et resultat af dette var der en overbevisning om, at lysets hastighed vil ændre sig afhængigt af observatørens hastighed i forhold til etheren.

Einstein besluttede i modsætning til sine kolleger at stole på resultaterne af eksperimenterne og afviste etherteorien som uholdbar, og fremsatte sin antagelse baseret på eksperimentelt opnået data.

Og han konkluderede, at alle fysiske love, ligesom lysets hastighed, er konstante og på ingen måde afhænger af observatørens egen hastighed.

Rum og tids homogenitet

Så ifølge SRT er der en uforanderlig forbindelse mellem rum og tid. Vi ved alle udmærket, at vores univers har tre rumlige dimensioner:

Ned og op, venstre og højre og frem og tilbage. Til denne uforanderlige trio tilføjes den såkaldte tidsdimension, og nu er disse fire dimensioner grundlaget for vores rum-tid-kontinuum.

Så hvis du bevæger dig i høj hastighed, så specifikt dine observationer vedrørende tid og rummet vil afvige markant fra observatørerne fra andre observatører, der bevæger sig med betydeligt mindre hastighed. Det er svært, nu vil jeg forklare det med et simpelt eksempel.

Så forestil dig to rumfartøjer. På den ene er du, og du holder en laserpeger. Du tænder den og peger den i en ret vinkel mod et spejl i loftet og ser, hvordan den (laserstrålen), reflekteret lodret nedad, falder på gulvet.

Lad os forestille os, at det er dit skib, der bevæger sig med en enorm hastighed på halv lysets hastighed. Så ifølge Einsteins specielle teori vil denne hastighed være helt usynlig for dig.

Men for observatører på det andet rumfartøj, der er i ro og observerer dit eksperiment med en laser, vil de se et helt andet billede, nemlig:

En ekstern observatør vil se, at den stråle, du udsender, bevæger sig diagonalt mod spejlet (og ikke under en direkte vinkel som i dit tilfælde), så reflekterer den fra overfladen, går også diagonalt til gulvet og falder på Hej M.

Med andre ord vil laserstrålens bane være anderledes for dig og for en ekstern observatør. Det betyder, at den tid det tager for strålen at køre på forskellige afstande også vil variere.

Dette fænomen kaldes tidsudvidelse, det vil sige tid på dit stjerneskib, der bevæger sig med stor hastighed, vil strømme meget langsommere end for tilskuere.

Dette tankeeksperiment viser, at der er en uløselig forbindelse mellem rum og tid. Denne forbindelse kan kun ses tydeligt, når det kommer til hastigheder tæt på lysets hastighed.

Kombinerer masse og energi

Derudover udledte den store videnskabsmand en formel, ifølge hvilken masse og energi har en uløselig forbindelse:

Så ifølge teorien om den store fysiker, når hastigheden på en genstand lavet af stof nærmer sig lysets hastighed, stiger dens masse. Med andre ord, jo højere et objekts hastighed er, desto større er dets vægt, hvilket betyder, at det bliver mere og mere vanskeligt at sprede det.

Så når et materielt objekt når lysets hastighed, vil dets masse være lig med uendelig.

Derfor, jo tungere kroppen er, jo mere energi er der behov for at fremskynde den, og der kræves en uendelig mængde energi for at fremskynde en krop med uendelig masse.

Heraf følger, at for materielle objekter er lysets hastighed i princippet uopnåelig.

Før denne teori så ingen nogen en åbenbar forbindelse mellem energi og masse, og det var Einstein, der beviste det loven om bevarelse af energi og loven om bevarelse af masse er dele af en generel lov masse-energi.

Kunne du lide materialet? Så kan vi lide, abonnere og kommentere. Tak for læsningen til slutningen!