A relativitáselmélet Einstein, a tér, az idő, a fény sebessége, posztulátumok, gravitáció,

tesztelés Online

anyagot a könyv Stephen Hawking és Leonard Mlodinova „Az idő még rövidebb története”

Az alapvető posztulátum Einstein, az úgynevezett relativitás elve kimondja, hogy minden a fizika törvényei azonosnak kell lennie minden szabadon mozgó megfigyelő, függetlenül azok sebességét. Ha a fény sebessége állandó, minden szabadon mozgó megfigyelő rögzíteniük kell ugyanazt az értéket, függetlenül a sebesség, amellyel közel van a fényforrás vagy eltávolítható.

Az a követelmény, hogy minden megfigyelő egyetért az értékelés a fény sebessége, arra kényszerítve, hogy változtatni az idő fogalma. Szerint a relativitáselmélet a megfigyelő lovaglás a vonat, és az egyik, hogy áll a peronon, eloszlassa az értékelés a megtett távolság, amelyet a fény. Mivel sebesség távolság osztva az idővel, az egyetlen módja a megfigyelők egyetértenek a fény sebessége -, hogy eloszlassa jó időben értékelést. Más szóval, a relativitáselmélet véget az ötlet abszolút idő! Úgy tűnt, hogy minden megfigyelő legyen saját mércéje időben, és azonos órák különböző megfigyelők nem feltétlenül ugyanazt az időt mutatják.

Amikor azt mondjuk, hogy a tér három dimenziója van, azt jelenti, hogy a helyzet a ponton átmegy három szám - a koordinátákat. Ha bemutatjuk a mi leírása az idő, megkapjuk a négydimenziós téridő.

Egy másik ismert következménye relativitáselmélet - egyenértékűségének tömeg és az energia, kifejezve a híres Einstein egyenlet E = mc 2 (ahol E az energia, m - test tömege, C - a fénysebesség). Mivel a egyenértékűségének energia és a tömeg a kinetikus energia, ami egy anyagi tárgy rendelkezik miatt mozgás, növeli annak tömegét. Más szóval, a tárgy egyre nehezebb, hogy eloszlassa.

Ez a hatás szignifikáns csak tárgyak, amelyek mozognak sebességgel közel fénysebességgel. Például, olyan sebességgel egyenlő 10% a fény sebessége, a testsúly csak 0,5% -kal magasabb, mint a nyugalmi állapotban, hanem egy 90% -os a fény sebessége, a tömeg már több, mint kétszerese a normális. Ahogy közeledik a fény sebessége gyorsabb súlya növekszik, úgy, hogy a gyorsulás több energiát igényelnek. Szerint a relativitáselmélet, egy tárgy soha nem éri a fény sebessége, mint a jelen esetben, a tömege lesz végtelen, és az egyenértékűség a tömeg és az energia erre lenne szükség végtelen energia. Ezért a relativitáselmélet örökre dooms közönséges test mozogni sebességgel kevesebb, mint a fény sebessége. Csak fény, vagy egyéb hullámok, amelyek nem a saját súlya, tudja mozgatni a fény sebessége.

Einstein általános relativitáselmélete alapul forradalmi feltételezés, hogy a gravitáció nem szabályos erőt, és annak a ténynek köszönhető, hogy a tér-idő nem sima, ahogy korábban gondolták. Az általános relativitáselmélet, a tér-idő görbe vagy sodort az útjába sodort tömeg és az energia. Testületek, mint a Föld, mozog ívelt pályája nem az erő nevezett gravitáció.

Mivel a geodéziai vonal - a legrövidebb vonal két repülőtér között, a repülőgépek navigációs Íme az ilyen útvonalakon. Például, akkor kövesse az iránytű, repül 5966 kilométerre New York Madrid szinte keletre mentén földrajzi párhuzamot. De akkor meg kell, hogy az egész 5802 km-re, ha repülni egy nagy kört, először északkeleti, majd fokozatosan fordult keletre, majd dél-kelet. Az űrlap a két útvonal a térképen, ahol a terep torzított (kisimítva) megtévesztő. Going „egyenes” a kelet egyik pontból a másikba a felszínen a világon, akkor tényleg nem mozog egy egyenes vonal, hanem, nem a legrövidebb geodéziai vonal.

Ha a pálya az űrhajó, amelynek mozgási tér egy egyenes vonal vetített kétdimenziós a Föld felszínén, kiderül, hogy ez görbült.

Az általános relativitáselmélet gravitációs mezőket kell fényhajlító. Például, az elmélet azt jósolja, hogy közel a nap fénysugarak kicsit meg kell hajlítani az ő irányába, amikor ki vannak téve a könnyű súly. Ezért a fény egy távoli csillag, megtörténhet, hogy adja át közel a nap, eltérített egy kis szög, mert amit a megfigyelő a Földön látja a csillag nem elég, ha azt valóban található.

Emlékezzünk arra, hogy megfelelően alapvető posztulátum a speciális relativitáselmélet, mind a fizikai törvények azonosak az összes szabadon mozgó megfigyelő, függetlenül azok sebességét. Nagyjából elmondható, hogy az egyenértékűség elvét kiterjeszti ezt a szabályt, hogy azok a megfigyelők, akik nem mozoghatnak, és hatása alatt a gravitációs mező.

A kellően kis régiójában helyet lehetetlen megítélni, hogy van egy nyugalmi állapotban a gravitációs mező, vagy a mozgó állandó gyorsítással az üres térben.

Képzeld el, hogy egy lift közepén üres hely. Nincs gravitáció, nincs „legjobb” és „lefelé”. Te szabadon lebegnek. Aztán a lift elkezd mozogni állandó gyorsulással. Akkor hirtelen úgy érzi a súlyát. Azaz, ha megnyomja az egyik fal a lift, ami most látható, mint a padló. Ha az előírtnál egy almát, és dobja el, akkor csökkenni fog a földre. Sőt, most, hogy mozog a gyorsítás a liftben dolog fog történni pontosan ugyanúgy, mintha a felvonó nem mozdul, és pihent egy homogén gravitációs mező. Einstein rájött, hogy csak mintha az autó vezetés, akkor nem lehet azt mondani, hogy áll vagy mozog egyenletesen, és bár bent a lift, akkor nem lesz képes eldönteni, hogy mozog állandó gyorsulással vagy egységes gravitációs mező. Ennek eredménye az a megértés volt az egyenértékűség elvét.

Az egyenértékűség elve és a példák megnyilvánulása csak akkor érvényes, ha a tehetetlen tömeg (részben Newton második törvénye, amely meghatározza ka-valami gyorsítás a test csatolt hozzá erő) és a gravitációs tömeg (részét Newton gravitáció amely meghatározza a nagysága a gravitációs vonzás) egy és ugyanaz.

Az Einstein ekvivalencia tehetetlenségi és gravitációs tömeg a kimeneti ekvivalencia elv, és végső soron az egész az általános relativitáselmélet - Egy démon-precedens a történelem az emberi gondoltak példája kitartó és következetes logikai következtetések.

Tovább előrejelzése általános relativitáselmélet szerint mintegy masszív szervek, mint például a Föld, lelassul az idő múlásával.

Most, miután megismerik az egyenértékűség elvét, nyomon tudjuk követni során Einstein érvelés, teljesítő másik gondolat kísérlet, amely azt mutatja, hogy miért a gravitáció működését időben. Képzeljünk el egy rakéta repül az űrben. Az egyszerűség kedvéért feltételezzük, hogy a teste olyan nagy, hogy a fény egy egész második átadni mentén fentről lefelé. Végül tegyük fel, hogy egy rakéta hordozó két megfigyelő - az egyik a tetején, a mennyezet közelében, a másik - a lap alján, a padlón, és mindkettő el van látva azonos órajelen, ami számít a másodperc.

Tegyük fel, hogy a felső megfigyelő várakozási számít a munkaóra és azonnal jelet küld az alsó fény. A következő alkalommal küld egy második számlálási jelet. Szerint a feltételeknek szükség lesz egy második egyes jel elérte az alját a megfigyelő. Mivel a felső megfigyelő küld két fényjeleket időközönként egy második és egy kisebb megfigyelő regisztrálja őket ugyanazon intervallumban.

Mi változik, ha ez a kísérlet helyett szabadon lebegnek a térben, a rakéta lesz a Földön, éli a gravitációs hatás? Szerint a Newton gravitációs nem befolyásolja a helyzetet: ha a megfigyelő a tetején ad jelet időközönként egy második, a megfigyelő lesz nekik alján keresztül ugyanazon intervallumban. De az egyenértékűség elve jósolja egyéb fejlesztések. Mi pontosan tudjuk érteni, ha összhangban az egyenértékűség elvének hogy mentálisan helyettesíti a gravitáció állandó gyorsulással. Ez csak egy példa arra, hogy az Einstein ekvivalencia elv létrehozásához alkalmazott az új elmélet a gravitáció.

Így azt feltételezzük, hogy a rakéta gyorsítja. (Feltételezzük, hogy felgyorsul lassan, így a sebesség nem közelíti meg a fény sebességét.) Mivel a szervezet rakéta emelkedik, az első jel kell átadni egy rövidebb távot előtt (hogy gyorsítsák a start), és megérkezik az alsó megfigyelő legkorábban második. Ha egy rakéta halad állandó sebességgel, és a második jel jön annyira, mint korábban, így a kettő közötti időszak jelzések egyenlő marad egy pillanatra. De ebben a pillanatban a küldő a második jel által gyorsítva a rakétát utazik gyorsabb, mint abban az időben elküldi az első, hogy a második menetben minimális jel távolság, mint az első, és kevesebb időt. A megfigyelő alján által egyeztetett az órát, fix, hogy közöttük a jelek kevesebb, mint egy másodperc, és nem ért egyet a felső megfigyelővel, aki azt állítja, hogy jeleket küldjön pontosan egy másodperc alatt.

Abban az esetben, gyorsuló rakéta ez a hatás, valószínűleg nem kell különösebben meglepő. A végén, csak magyarázni! De ne feledd: az ekvivalencia elv azt mondja ki, hogy ugyanazt a dolgot akkor jelentkezik, amikor a rakéta olyan nyugalmi gravitációs mező. Következésképpen da azonos, ha a rakéta nem gyorsult, és például, az az ugródeszkát, hogy a Föld felszínét, a jeleket küldött a felső megfigyelő másodperces időközönként (az az óra), majd jön az alsó megfigyelő egy kisebb intervallum (saját óra) . Ez tényleg elképesztő!

Gravity változik az idő múlásával. Ahogy a speciális relativitáselmélet azt mondja, hogy az idő a különböző megfigyelők mozgó egymáshoz képest, az általános relativitáselmélet kijelenti, hogy az idő múlásával más és más, mivel a különböző gravitációs mezőket megfigyelők. Az általános relativitáselmélet, az alsó megfigyelő feljegyzi a rövidebb intervallum jelek között, mert az idő halad lassabban a Föld felszínén, mert van még a gravitáció. Minél erősebb a gravitációs mező, annál nagyobb a hatás.

A biológiai óra is reagálni a változásokra az idők folyamán. Ha az egyik iker él a hegy tetején, a másik - a tenger, az első akarat kora gyorsabb, mint a második. Ebben az esetben az eltérő korú lenne jelentéktelen, de ez jelentősen növekedni fog, amint az egyik iker hagyjuk egy hosszú utazás egy űrhajó, amely gyorsulna közel fény. Amikor a vándor visszatért, ő sokkal fiatalabb testvér, maradt a Földön. Ez az esemény az úgynevezett iker-paradoxon, de ez egy paradoxon csak azoknak, akik ragaszkodnak az ötlet abszolút idő. A relativitáselmélet nincs egyértelmű abszolút idő - saját mércéje idő az egyes, ami attól függ, hol található, és hogyan kell mozogni.

C Advent a nagy pontosságú navigációs rendszer, érkező jelek a műholdak, a különbség az óra különböző magasságokban szerzett gyakorlati jelentősége. Ha gép figyelmen kívül hagyta a jóslatok az általános relativitáselmélet, a pozíció hiba lehet akár több kilométerre is!

Az advent az általános relativitáselmélet gyökeresen megváltozott a helyzet. A tér és idő státuszra tett szert dinamikus szervezetek. Amikor a mozgó test vagy az erők cselekmény, ezek okozzák a görbület a tér és idő, valamint a tér-idő szerkezet, viszont hatással van a mozgás a testek és az erők. A tér és idő nem csak érinti mindent, ami történik az univerzumban, hanem magukat tőle függ.

Képzeld rettenthetetlen űrhajós, aki továbbra is a felszínen az összeomló csillag alatt katasztrofális összehúzódás. Egy bizonyos ponton az órájára, mondjuk 11:00, a csillag zsugorodik kritikus sugarat, ahol a gravitációs mező erősíteni, hogy lehetetlen menekülni belőle. Most tegyük fel, hogy az utasítások kell űrhajós minden második az órát egy jelet küld az űrhajó, amely kering egy fix távolságra a központtól, a csillag. Elkezdi jeleket a 10:59:58, azaz két másodpercig 11:00. Amely regisztrálja a legénység fedélzetén űrhajó?

Korábban, miután tett egy gondolat kísérletet a fénynek belül a jelek rakéta, láttuk, hogy a gravitáció lassítja idő és annál erősebb, annál nagyobb a hatás. Űrhajós a felszínen a csillag erősebb gravitációs térben, mint a társaik a pályára, így egy másodperc az utolsó órával hosszabb, mint a második a hajóóra. Mint egy űrhajós, valamint a felszíni középre a csillag, eljáró területén egyre erősebb és erősebb, így az intervallumok között a vett jelek fedélzetén űrhajó, folyamatosan meghosszabbítani. Az időtartam meghosszabbítása lesz nagyon jelentéktelen 10:59:59, úgy, hogy az űrhajósok a pályára a közötti időszakban a továbbított jelek 10:59:58 és 10:59:59 alig haladja meg a második. De a küldött jel 11.00 órakor, a hajó nem fog várni.

Minden, ami történik a felszínen a csillag között 10:59:59 és 11:00 óra űrhajós szakaszon az űrhajó óráját egy végtelen ideig. A megközelítés 11:00 közötti időszakban érkezés a pályára egymást követő gerincek és völgyek fényhullámok által kibocsátott csillag hosszabb lesz; ugyanez történik a közötti időintervallumok jelek űrhajós. Mivel a frekvencia a sugárzás által meghatározott számú borda (vagy árkok) érkező másodpercenként, a űrhajó regisztrálja egyre több alacsony frekvenciájú sugárzás a csillag. Starlight válik, és pirulni ugyanakkor halványulni. A végén, a csillag annyira homályos, hogy láthatatlanná válnak a megfigyelőket az űrhajó; minden marad - egy fekete lyuk az űrben. Azonban a gravitáció hatására a csillag űrhajó folytatódik, és ő továbbra is a kezelés olyan pályán halad.