Teoria relativității - studopediya

La sfârșitul secolului al XIX-lea, cei mai mulți oameni de știință sunt înclinați să considere că imaginea fizică a lumii este în principal construit și să rămână fermi în viitor - va specifica doar detalii. Dar, în primele decenii ale secolului XX opiniile fizice s-au schimbat radical. Acesta a fost rezultatul unei „cascadă“ de descoperirile științifice făcute într-o perioadă istorică extrem de scurtă care acoperă ultimii ani ai secolului al XlX-lea și în primele decenii ale secolului al XX-lea, multe dintre care nu se încadrează în ideea experienței umane obișnuite. Un exemplu frapant este teoria relativității, stabilită Albertom Eynshteynom (1879-1955).

Teoria relativității - o teorie fizică a spațiu-timp, adică, teoria care descrie proprietățile spațiale și temporale universale ale proceselor fizice. Termenul a fost inventat în 1906 de către Max Planck, în scopul de a sublinia rolul principiului relativității
a relativității speciale (și, mai târziu, teoria relativității generale).

Într-un sens restrâns, teoria relativității include teoria specială și generală a relativității. Relativitatea specială (în continuare - STR) se referă la procese în studiul pe care câmpurile gravitaționale pot fi neglijate; Teoria generală a relativității (în continuare - GRT) - o teorie a gravitatiei, Newton generalizează.

Special. sau teoria specială a relativității - o teorie a structurii spațiu-timp. Acesta a fost prezentat pentru prima dată în 1905 Albertom Eynshteynom în lucrarea sa „Pe electrodinamicii Moving Bodies“. Teoria descrie miscarea, legile mecanicii, precum și relațiile spațiale și temporale pe care le definesc la toate vitezele,
inclusiv aproape de viteza luminii. mecanicii newtoniene
în SRT este o aproximare pentru viteze mici.

Unul dintre motivele pentru succesul Alberta Eynshteyna este că el a plasat deasupra datelor experimentale teoretice. Atunci când un număr de experimente, rezultatele au aratat, contrar teoriei convenționale, mulți fizicieni crezut că aceste experimente sunt greșite.

Albert Einstein a fost unul dintre primii care au decis să construiască o nouă teorie pe baza unor noi date experimentale.

La sfarsitul fizicii secolului 19 sunt găsirea eter misterios - mediu, în care ipotezele comune au fost răspândite undele de lumină, cum ar fi acustic pentru distribuție care necesită aer sau alt mediu - solid, lichid sau gazos. Credința în existența eterului a condus la convingerea că viteza luminii ar trebui să varieze în funcție de viteza observatorului în raport cu eter. Albert Einstein a abandonat conceptul de eter și a sugerat că toate legile fizice, inclusiv viteza luminii, sunt aceleași, indiferent de observator - așa cum este arătat de experiment.

SRT explică cum să interpreteze mișcarea dintre sistemele de referință inerțiale - pur și simplu, obiectele care se deplasează cu o viteză constantă în raport cu celălalt. Einstein a explicat că atunci când două obiecte în mișcare cu viteză constantă, ar trebui să fie luate în considerare mișcarea relativă a acestora unul cu altul, în loc să ia una dintre ele ca sistem de referință absolută. Deci, în cazul în care doi cosmonauți au zburat pe două nave spațiale și doresc să compare observațiile lor, singurul lucru de care au nevoie să știe - este viteza în raport cu celălalt.

Relativitatea consideră doar un singur caz special (de unde și numele), în cazul în care mișcarea uniform.

Bazat pe incapacitatea de a detecta miscare absoluta, Albert Einstein a ajuns la concluzia că egalitatea tuturor sistemelor de referință inerțiale. El a formulat două principii importante care au stat la baza unei noi teorii a spațiului și a timpului, cunoscut sub numele de Teoria relativității speciale (SRT):

1. Principiul relativității a lui Einstein - acest principiu este o generalizare a principiului relativității galilean (afirmă același lucru, dar nu pentru toate legile naturii, dar numai legile mecanicii clasice, lăsând deschisă problema aplicabilității principiului relativității optice și electrodinamică) pe orice fizic. Se spune ca toate procesele fizice în aceleași condiții în sistemele de referință inerțiale (ISO) procedează în același mod. Acest lucru înseamnă că orice experimente fizice efectuate în interiorul unui ISO închis, nu putem determina dacă este în repaus sau se deplasează uniform într-o linie dreaptă. Astfel, toate ISO sunt complet echivalente, iar legile fizicii sunt invariante în ceea ce privește alegerea ISO (adică ecuațiile care exprimă aceste legi au aceeași formă în toate sistemele de referință inerțiale).

2. Principiul constanței vitezei luminii - viteza luminii este constantă și independentă a sursei de conducere și un receptor de lumină. Este la fel în toate direcțiile și în toate sistemele de referință inerțiale. Viteza luminii în vid - limita de viteză în natură - este una dintre cele mai importante constante fizice, așa-numitele constante universale.

Cel mai important SRT consecinta a fost celebra formulă Einstein a relațiilor de masă și de energie E = mc 2 (unde C - Viteza luminii), care a demonstrat unitatea de timp și spațiu, care este exprimat în schimbarea în comun caracteristicile lor în funcție de concentrația maselor și mișcările lor, și confirmate de datele fizicii moderne . Timpul și spațiul nu mai sunt luate în considerare în mod independent unul de celălalt și a existat o idee despre spațiu-timp cu patru dimensiuni.

Conform teoriei marelui fizician, atunci când un material crește viteza corpului, se apropie de viteza luminii, și crește masa sa. Ie cu atât mai repede se mișcă obiect, cu atat mai greu devine. Dacă putem ajunge la viteza luminii în greutate, corp, precum și energia sa devin infinit. Mai grea a corpului, cu atât mai dificil de a crește viteza; pentru a accelera corpul cu masă infinită de cantitate infinită de energie necesară, astfel încât să ajungă la viteza luminii este imposibil pentru obiecte materiale.

În teoria relativității, „două legi - legea conservării masei și de conservare a energiei - a pierdut independența unul față de celălalt și justiție au fost combinate într-o singură lege, care poate fi numit legea de conservare a energiei și de masă.“ Datorită relației fundamentale dintre cele două concepte, problema poate fi transformată în energie, și vice-versa - energia în materie.

În general, teoria relativității postulează că efectele gravitaționale sunt cauzate nu de interacțiunea vigoare a corpurilor și câmpurilor, precum și deformarea spațiului-timp în care acestea sunt situate. Această deformare este legată în special prezența mass-energie.

GRT acum - teoria cea mai de succes de greutate, este bine confirmat de observații. GRT stațiilor accelerate, adică rezumate sistem inerțial. Principiile de bază ale relativității generale sunt următoarele:

- zone de restricție ale aplicabilității principiului constanței vitezei luminii, unde forțele gravitaționale pot fi neglijate (unde gravitatea este mare, viteza luminii incetineste);

- răspândirea principiului relativității tuturor sistemelor de mișcare (și nu numai pe inerțial).

OTO sau teoria sarcinilor TION asemenea iskho-dit de inerție în masă experimentale fapt echivalență și gravitație țional sau echivalent inerție TION și câmpuri gravitaționale.

Principiul echivalenței joacă un rol important în știință. Putem calcula întotdeauna o acțiune Nepo-sredstvenno a forțelor de inerție la orice sistem fizic, și ne oferă posibilitatea de a cunoaște efectul câmpului gravitațional, distrag-Yas de eterogenitate, care este adesea foarte scăzută.

Relativitatii generale a produs o serie de concluzii importante:

1. Proprietățile spațiu-timp depind de materia în mișcare.

2. Fasciculul de lumină cu un inert și, prin urmare, masa gravitațională, trebuie să fie îndoit într-un câmp gravitațional.

3. Frecvența luminii sub acțiunea câmpului gravitațional ar trebui să fie reorientat spre valori mai mici.

Pentru o confirmare experimentală timp a relativității generale nu a fost suficient. acord între teorie și experiență este destul de bun, dar puritatea diferitelor experimente rupte efecte secundare complexe. Cu toate acestea, efectul de curbura spațiu-timp poate fi găsit chiar și în câmpuri gravitaționale moderate. Uita-te foarte sensibil, de exemplu, poate detecta încetinirea timpului în suprafața Pământului. Pentru a extinde baza relativității generale experimentale, în a doua jumătate a secolului XX, noi experimente au fost efectuate: se verifică echivalența masei gravitaționale și inerțiale (inclusiv prin intermediul laserului variind de Luna);
prin radar clarificat perihelion mișcarea lui Mercur; măsurată gravitațional Radiowaves deflexie soare, planete transportate sistem radar; Am evaluat efectul câmpului gravitațional al Soarelui în comunicații radio cu nave spațiale, care au fost trimise la planete îndepărtate ale sistemului solar, etc. Toate acestea, într-un fel sau altul, au confirmat predicțiile derivate din teoria relativității generale.

Astfel, teoria specială a relativității se bazează pe postulatele constanței vitezei luminii și caracterul identic al legilor naturii în toate sistemele fizice, precum și principalele rezultate la care este vorba sunt: ​​proprietățile relative ale spațiu-timp; masa relativitate și energie; echivalența masei gravitaționale și inerțială.

Rezultatul cel mai semnificativ al relativității generale din punct de vedere filosofic este de a stabili dependența spațio-temporală a proprietăților lumii pe locația și mișcarea gravitând masa. Aceasta se datorează organelor de impact
cu mase mari sunt căi de mișcare curbe ale razelor de lumină. Prin urmare, câmpul gravitațional creat de astfel de organisme, determină proprietățile finale spațiu-timp ale lumii.

În teoria specială a relativității sunt captate din acțiunea câmpurilor gravitaționale și, prin urmare, se aplică numai pentru zonele mici de spațiu concluziilor sale - timp. Diferența esențială a relativității generale din teoriile anterioare fizice fundamentale în respingerea unui număr de idei vechi și formularea unora noi. Se spune că teoria generală a relativității a făcut o adevărată revoluție în cosmologie. Pe baza ei, există diferite modele ale universului.