Ფარდობითობის თეორია - რა არის ეს? პოსტულატებს ფარდობითობის თეორია. დროისა და სივრცის ფარდობითობის თეორია

თავში ადრეულ მე -20 საუკუნეში ჩამოყალიბდა ფარდობითობის თეორია. ეს რა არის და რომელიც მისი შემოქმედი იცის მოსწავლემ დღეს. ეს იმდენად მომხიბლავი, რომ ეს კიდევ დაინტერესებული ადამიანები, რომლებიც შორს მეცნიერება. ამ სტატიაში ხელმისაწვდომი ენის აღწერს თეორია: რა არის, რა არის მისი პოსტულატები და პროგრამები.

განცხადებაში ნათქვამია, რომ Albertu Eynshteynu, შემოქმედი, რისთვისაც მოვიდა jiffy. მეცნიერი, სავარაუდოდ, rode ტრამვაის ბერნში, შვეიცარია. მან შევხედე ქუჩის საათის და მიხვდა, რომ საათის შეწყდება, როდესაც ტრამვაი დააჩქაროს სინათლის სიჩქარით. ამ შემთხვევაში ეს არ იქნებოდა დროს. in ფარდობითობის თეორია უკრავს ძალიან მნიშვნელოვანი როლი. ერთ-ერთი მთავარი პოსტულატების ჩამოაყალიბა Einstein - სხვადასხვა დამკვირვებლები აღიქვამენ რეალობას სხვაგვარად. ეს ეხება, კერძოდ, დრო და მანძილი.

საბუღალტრო დამკვირვებლის პოზიცია

იმ დღეს, Albert მიხვდა, რომ ენა მეცნიერების, აღწერა ნებისმიერი ფიზიკური მოვლენაა ან მოვლენა დამოკიდებულია იმაზე, თუ დამკვირვებელი არის ჩარჩო. მაგალითად, თუ ნებისმიერი სამგზავრო ტრამვაი ვარდნა რაოდენობა, ისინი დაეცემა დაკავშირებით ეს სწორი ქვემოთ. თუ გადავხედავთ პერსპექტივა დგას საფეხმავლო ქუჩაზე, ტრაექტორია შემოდგომაზე შეესაბამება parabola, როგორც ტრამვაის გადადის, ხოლო დაცემა სათვალე. ამდენად, მინიშნება სისტემა ყველას. ჩვენ გთავაზობთ მჭიდრო შევხედოთ ძირითადი პრინციპები ფარდობითობის თეორია.

განაწილებული მოძრაობის წესი და პრინციპი ფარდობითობის

მიუხედავად იმისა, რომ, როდესაც თქვენ შეცვლით აღწერა მოვლენები იმედი სისტემები განსხვავდება, არსებობს უნივერსალური რამ, რომ იგივე რჩება. ეს გავიგოთ, ერთი მაინტერესებს არ ჩამოაგდეს რაოდენობა და ბუნების კანონი, რომელიც იწვევს ის დაეცემა. ნებისმიერი დამკვირვებელი, მიუხედავად იმისა, რომ იმისათვის, მოძრავი და ფიქსირებული სისტემა კოორდინატები არის, პასუხი უცვლელია. ამ კანონს ეწოდება კანონის გავრცელების მოძრაობა. ეს თანაბრად მოქმედებს ტრამვაის, და ქუჩაში. სხვა სიტყვებით, თუ მოვლენათა აღწერა ყოველთვის დამოკიდებულია იმაზე, ვინც უყურებს მათ, მაშინ ეს არ ვრცელდება კანონზომიერი. ისინი, როგორც ეს გამოიხატება, მეცნიერული ენით invariant. რომ ეს არის პრინციპი ფარდობითობის.

ორი აინშტაინის თეორიის

ეს პრინციპი, ისევე, როგორც ნებისმიერი სხვა ჰიპოთეზა, რომ ეს აუცილებელი იყო პირველი შემოწმება, კორელაციის იგი ბუნებრივი მოვლენების აქტიური ჩვენს რეალობაში. Einstein მომდინარეობს 2 ფარდობითობის თეორია. მიუხედავად იმისა, რომ ისინი დაკავშირებული, მაგრამ ითვლება ცალკე.

პირადი და ფარდობითობის თეორია (SRT) ეფუძნება შენობაში, რომ, ყველა სახის საცნობარო სისტემები, რომლებიც მუდმივი სიჩქარით, კანონზომიერი და იგივეა. ფარდობითობის ზოგადი (GR) ეს პრინციპი ვრცელდება ნებისმიერ ჩარჩო, მათ შორის ის, რომ გადაადგილება დაჩქარება. 1905 წელს, ალბერტ აინშტაინი გამოაქვეყნა პირველი თეორია. მეორე, უფრო რთული თვალსაზრისით მათემატიკური აპარატის, 1916 წელს დაასრულა. შექმნა ფარდობითობის თეორია, SRT და GRT, მნიშვნელოვანი ნაბიჯი განვითარებაში ფიზიკა. მოდით არენაზე თითოეული მათგანი.

ფარდობითობის სპეციალური თეორია

რა არის ეს, რა არის მისი არსი? მოდით ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა. ეს არის ამ თეორია წინასწარმეტყველებს ბევრი პარადოქსული ეფექტი, რომლებიც ეწინააღმდეგება ჩვენს ფასეულობებს, თუ როგორ მუშაობს მსოფლიოში. ეს ეფექტი რომ მოხდეს, როდესაც სიჩქარე უახლოვდება სინათლის სიჩქარით. ყველაზე ცნობილი მათ შორის არის დრო dilation ეფექტი (ერთი საათი). საათები, რომლებიც მოძრავი შედარებით დამკვირვებელს, რომლებიც ნელა, ვიდრე ის, რომ ხელში მას.

საკოორდინატო სისტემა მოძრავი სიჩქარე ახლოს სინათლის სიჩქარით, მიმდინარეობს გაუწოდა ნათესავი დამკვირვებელს, სიგრძეზე ობიექტები (სივრცობრივი), პირიქით, არის შეკუმშული გასწვრივ მიმართულებით ღერძი ამ მოძრაობას. ეს ეფექტი მეცნიერები უწოდებენ-Fitzgerald კლება ლორენცის. მიუხედავად ამისა, 1889 წელს აღწერილი Dzhordzh Fitsdzherald, იტალიელი ფიზიკოსი. და 1892 წელს, ჰენდრიკ ლორენცის, ჰოლანდიელი, დასძინა მან. ეს ეფექტი განმარტავს უარყოფითი შედეგი, რომელიც აძლევს Michelson-Morley ექსპერიმენტი, რომელშიც სიჩქარე დამოკიდებული გარე სამყაროსთან არის განსაზღვრული საზომი "aether ქარი". ეს არის ძირითადი პრინციპები ფარდობითობის თეორია (სპეციალური). Einstein ემატება ამ განტოლებების ფორმულა წონა კონვერტაციის სანახავად ანალოგია. მისი თქმით, ის, რომ, როგორც სხეულის სიჩქარე უახლოვდება სინათლის სიჩქარით, სხეულის წონის იზრდება. მაგალითად, თუ სიჩქარე არის 260K. კმ / წმ, ანუ 87% სინათლის სიჩქარით, იმ თვალსაზრისით, დამკვირვებელი, რომელიც არის სტაციონარული მინიშნება ჩარჩო, გაორმაგებას მასობრივი ობიექტი.

დადასტურება STO

ყველა ეს დებულება, რასაც ისინი ეწინააღმდეგება საღი აზრი, აინშტაინის დროს პირდაპირ და სრულად დაადასტურა მრავალი ექსპერიმენტი. ერთ-ერთი მათგანი გაიმართა მიჩიგანის უნივერსიტეტის მკვლევარები. ამ საინტერესო ექსპერიმენტი დაადასტურა ფარდობითობის თეორია ფიზიკაში. მკვლევარებმა განთავსებული თვითმფრინავის ბორტზე, რომელიც რეგულარულად გააკეთა ტრანსატლანტიკური რეისების, ულტრა ზუსტი ატომური საათები. ყოველ დროს, მას შემდეგ, რაც მისი დაბრუნების ჩვენებას ამ საათის განმავლობაში გადამოწმებული აეროპორტში კონტროლი. აღმოჩნდა, რომ საათის თვითმფრინავი ყოველ ჯერზე უფრო და უფრო ჩამორჩა კონტროლი. რა თქმა უნდა, ეს იყო მხოლოდ უმნიშვნელო ფიგურები, ფრაქციების მეორე, მაგრამ ფაქტია, არის ძალიან მნიშვნელოვანი.

ბოლო ნახევარი საუკუნის მკვლევარები სწავლობენ ელემენტარული ნაწილაკების ამაჩქარებელი - უზარმაზარი ტექნიკის კომპლექსები. ამ ელექტრონული beams და პროტონების, ანუ ბრალი subatomic ნაწილაკების დააჩქარა, რადგან ისინი არ მივუდგეთ სიჩქარე წმ. ამის შემდეგ მათ დაბომბვა ბირთვული სამიზნე. ამ ტესტების, თქვენ უნდა გაითვალისწინოს ის ფაქტი, რომ მასობრივი ნაწილაკების იზრდება, წინააღმდეგ შემთხვევაში შედეგებს ექსპერიმენტი არ შეიძლება განიმარტოს. ამ მხრივ, SRT უკვე დიდი ხანია არა მხოლოდ ჰიპოთეტური თეორია. იგი გახდა ერთ-ერთი ინსტრუმენტი, რომელიც გამოიყენება გამოყენებითი საინჟინრო, ერთად ნიუტონის კანონები მექანიკის. პრინციპები თეორია დიდ პრაქტიკული გამოყენება დღეს.

STO და ნიუტონის კანონები

საუბრისას ნიუტონის კანონები (პორტრეტი მეცნიერი წარმოდგენილი ზემოთ), უნდა აღინიშნოს, რომ ფარდობითობის სპეციალური თეორია, რომელიც, ერთი შეხედვით ეწინააღმდეგება მათ, ფაქტობრივად იმეორებს განტოლებების ნიუტონის კანონები თითქმის ზუსტად, თუ იგი აღსაწერად ორგანო, რომლის გადაადგილების სიჩქარე გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე სინათლის სიჩქარით. სხვა სიტყვებით, თუ თქვენ იყენებთ ფარდობითობის ნიუტონის ფიზიკა არ უქმდება. ეს თეორია, პირიქით, ავსებს და ვრცელდება იგი.

სინათლის სიჩქარე - უნივერსალური მუდმივი

გამოყენებით პრინციპი ფარდობითობის ერთი მესმის, რატომ მნიშვნელოვან როლს თამაშობს არის სინათლის სიჩქარე, ვიდრე არაფერი ამ სამყაროში მოდელი სტრუქტურა. ეს საკითხი დააყენა, ვინც მხოლოდ დასაწყისია იმ ფიზიკა. სინათლის სიჩქარე არის უნივერსალური მუდმივი რადგან იგი განისაზღვრება, როგორც ასეთი ბუნებრივი კანონი (უფრო გვხვდება შესწავლის Maxwell განტოლებები). სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში, ძალით პრინციპი ფარდობითობის ნებისმიერი მინიშნება ჩარჩო არის იგივე. თქვენ ფიქრობთ, რომ ეს ეწინააღმდეგება საღი აზრი. აქედან გამომდინარეობს, რომ დამკვირვებლის ამავე დროს, როგორც შუქი მოდის ფიქსირებული წყარო და მოძრავი (მიუხედავად იმისა, რომ მოძრაობს სიჩქარის). თუმცა, ეს არ არის. სინათლის სიჩქარით, თავისი განსაკუთრებული როლი ენიჭება ცენტრალური ადგილი არა მხოლოდ სპეციალური, არამედ ზოგადი ფარდობითობის. და გეტყვით ამის შესახებ.

ფარდობითობის ზოგადი თეორია

იგი გამოიყენება, როგორც უკვე ვთქვით, ყველა მინიშნება ფარგლებში არ არის აუცილებელი იმ რომლის სიჩქარე მოძრაობის ერთმანეთის არის მუდმივი. მათემატიკურად, ეს თეორია გამოიყურება ბევრად უფრო რთული, ვიდრე სპეციალური. ეს ხსნის იმ ფაქტს, რომ მათ პუბლიკაციები გავიდა 11 წელი. GTR მოიცავს სპეციალური, როგორც განსაკუთრებული შემთხვევაა. აქედან გამომდინარე, ნიუტონის კანონები ასევე ნაწილი. თუმცა, ფარდობითობის ზოგადი სცილდება მისი წინამორბედები. მაგალითად, იგი განმარტა ახალი სიმძიმის.

მეოთხე განზომილება

მადლობა ოთხი განზომილებიანი მსოფლიოში ხდება GRT: ახლა დაემატა სამი სივრცითი ზომები. ყველა მათგანი განუყოფელი, აქედან გამომდინარე, აუცილებელია, რომ საუბარია არა სივრცითი მანძილი, რომელიც არსებობს სამგანზომილებიანი მსოფლიოში ობიექტებს შორის. ეს ახლა მიდის spatio-დროითი ინტერვალით შორის სხვადასხვა ღონისძიებები, რომელიც აერთიანებს როგორც სივრცითი და დროითი მანძილი მათ ერთმანეთისგან. სხვა სიტყვებით, დროისა და სივრცის ფარდობითობის თეორია მიჩნეულია ოთხი განზომილებიანი მუდმივი. იგი შეიძლება განისაზღვროს როგორც სივრცე-დრო. ეს მუდმივი იმ დამკვირვებლებს, რომლებიც მოძრავი შედარებით ერთმანეთს, ექნება განსხვავებული შეხედულებები, თუნდაც ნებისმიერი ორი მოვლენების, ან ერთ-ერთი მათგანი, თუ არ იყო, როგორც წინ უძღოდა კიდევ ერთი. თუმცა, მიზეზობრივი კავშირი არ დაირღვეს. სხვა სიტყვებით, ასეთი კოორდინატთა სისტემას, სადაც ორი მოვლენების მოხდეს სხვადასხვა sequences და ამავე დროს, არ იძლევა თუნდაც GR.

ფარდობითობის ზოგადი და უნივერსალური გრავიტაციის

კანონის თანახმად, მიზიდულობის, აღმოაჩინა Newton, ძალის ურთიერთშეთანხმების მოზიდვასა არსებობს სამყაროს შორის ნებისმიერი ორი ორგანოები. დედამიწის ამ თანამდებობაზე revolves გარშემო მზე, რადგან არსებობს ძალების მოზიდვა მათ შორის. მიუხედავად ამისა, ზოგადი თეორია ხდის სახე მეორე მხარეს ამ მოვლენას. Gravity თანახმად, ეს თეორია - შედეგად "curvature" (დეფორმაცია) დრო-სივრცის, რომელიც დაფიქსირდა გავლენის ქვეშ იმყოფებოდნენ. სხეულის მძიმე (ჩვენს მაგალითში, მზე), უფრო "Flex" ქვეშ მას დრო-სივრცეში. შესაბამისად, მისი გრავიტაციული ველი იმდენად ძლიერია.

იმისათვის, რომ უკეთ გავიგოთ არსი ფარდობითობის თეორია, განიხილოს შედარებით. მიწის თანახმად, ფარდობითობის ზოგადი გარშემო ტრიალებს, მზე, როგორც პატარა ბურთი, რომელიც რულონები გარშემო crater კონუსური, ჩამოყალიბდა შედეგად "აიძულა" დრო-სივრცეში მზე. და ის ფაქტი, რომ ჩვენ გამოიყენება მიიღოს ძალა სიმძიმის არის რეალურად გარე გამოვლინება გამრუდება და არა ძალით, იმ გაგებით, Newton. Better განმარტებით მოვლენაა სიმძიმის, ვიდრე შემოთავაზებული GRT, დღემდე არ არის ნაპოვნი.

მეთოდები ტესტირება ფარდობითობის ზოგადი

გაითვალისწინეთ, რომ GRT არ არის ადვილი, რათა შეამოწმოს, ვინაიდან ამით ლაბორატორიაში თითქმის შეესაბამება კანონს მიზიდულობის. თუმცა, მეცნიერები ჯერ კიდევ რამდენიმე მნიშვნელოვანი ექსპერიმენტი. მათი შედეგები ცხადყოფს, რომ აინშტაინის თეორია დადასტურდა. GRT ასევე ეხმარება ასახსნელად სხვადასხვა მოვლენის დაკვირვება სივრცეში. ეს, მაგალითად, მცირე გადახრები მერკურის მისი სტაციონარული ორბიტაზე. საწყისი თვალსაზრისით ნიუტონის კლასიკური მექანიკის ვერ ახსნა, მათ. ეს არის ასევე რატომ ელექტრომაგნიტური გამოსხივების შორეულ ვარსკვლავს არის მოხრილი, როგორც გადის ახლოს მზე.

შედეგები იწინასწარმეტყველა მიერ ფარდობითობის ზოგადი, ფაქტობრივად, მნიშვნელოვნად განსხვავდება ის, რომ მისცეს კანონები Newton (მისი პორტრეტი წარმოდგენილი ზემოთ) მხოლოდ მაშინ, როცა არსებობს superstrong გრავიტაციული სფეროებში. აქედან გამომდინარე, სრულყოფილი გადამოწმების ფარდობითობის ზოგადი მოითხოვს ან ძალიან ზუსტი გაზომვები დიდი მასობრივი ობიექტი, ან შავი ხვრელი, იმიტომ, რომ ჩვენი მუდმივი წარმომადგენლობების მათ მიმართ არ გამოიყენება. აქედან გამომდინარე, განვითარება ექსპერიმენტული მეთოდები ამ თეორიის ერთ-ერთი მთავარი ამოცანა თანამედროვე ექსპერიმენტული ფიზიკა.

გონებაში ბევრი მეცნიერები და ხალხი შორს მეცნიერება იღებს ქმნის აინშტაინის ფარდობითობის თეორია. რა არის ეს, ჩვენ ვისაუბრეთ მოკლედ. ეს თეორია გამოდის ჩვენი ნაცნობი იდეები მსოფლიოში, ასე რომ ინტერესი ჯერ კიდევ არ არის გადაშენებული.