Kāda ir relativitātes teorija?

Kurš gan nepazīst Albertu Einšteinu? Viņš ir fiziķis no Vācijas, kurš ir slavens ar saviem atklājumiem. Einšteins saņēma arī Nobela prēmiju fizikā. Viena no viņa slavenākajām teorijām ir relativitātes teorija.

Einšteins šo ideju publicēja divos posmos. Vispirms viņš publicēja īpašo relativitātes teoriju 1905. gadā. Pēc desmit gadiem pēc tam tika publicēta vispārējā relativitātes teorija. Šī teorija kļuva par vienu no vadlīnijām citiem zinātniekiem, izstrādājot atombumbu, lai gan Einšteins nekad nedomāja, ka viņa teoriju varētu izmantot kā ieroci.

Bet kāds ir relativitātes teorijas saturs? Kā tas tiek izmantots reālajā pasaulē, lai to varētu izmantot kā kodolbumbu? Apspriedīsimies kopā šajā rakstā.

Īpašā relativitātes teorija

Pirmajai Einšteina īpašās relativitātes teorijai ir divi postulāti vai jēdzieni: pirmkārt, fizikas likumi attiecas uz jebkuru objektu visos atskaites punktos, kas pārvietojas ar nemainīgu ātrumu (inerci) pret citiem. Tas ir, fiziskā vienādojuma forma vienmēr būs vienāda, pat ja tā tiek novērota kustīgā stāvoklī.

Otrais jēdziens norāda, ka gaismas ātrums vakuumā visiem novērotājiem vienmēr ir vienāds un nav atkarīgs no gaismas avota vai novērotāja kustības (ar gaismas ātrumu c = 3 × 108 m / s).

(Lasiet arī: 7 pasaules zinātnieki, kuri saņem pasaules atzinību)

Pamatojoties uz šiem diviem postulātiem, Einšteins teica, ka neviens objekts ar masu nevar pārvietoties vai būt vienāds ar gaismas ātrumu. Relativitātes teorija izraisa izmaiņas uztverē par lietām, kuras mēs katru dienu piedzīvojam, piemēram, ātruma relativitāte, laika paplašināšanās, Lorenca kontrakcijas un masas un enerģijas relativitāte.

1. Ātruma relativitāte

Ja lidmašīna (atsauce O ') pārvietojas ar ātrumu v attiecībā pret zemi (atsauce O) un plakne atbrīvo bumbu (objektu) ar noteiktu ātrumu, bumbas ātrums nav vienāds, ja to redz cilvēki uz Zemes un cilvēki lidmašīnā. Relatīvajam ātrumam ir šāds vienādojums.

Relatīvā ātruma formula

vx = objekta ātrums attiecībā pret novērotāju miera stāvoklī (m / s)

v'x = objekta ātrums attiecībā pret novērotāju kustībā (m / s)

v = novērotāja kustības ātrums (O ') attiecībā pret novērotāju miera stāvoklī (O)

c = gaismas ātrums (3 × 108 m / s)

2. Laika paplašināšana

Laika izplešanās vai dilatācija ir laika intervāla starpība, ko novērotājs novēro miera stāvoklī, un laika intervāls, ko novērotājs novēro, pārvietojoties ar ātrumu v. Laika paplašināšanos var formulēt šādi.

laika paplašināšanas formula

Δt = laika intervāls, ko novērotājs novēro, pārvietojoties ar ātrumu v

Δt0 = novērotāja novērotais laika intervāls ir nekustīgs

v = novērotāja ātrums

3. Lorenca kontrakcijas

Saskaņā ar relativitātes teoriju telpa un laiks nav nemainīgi. Tādēļ objektu, kura garums ir L0, novērotājs novēros tikpat lielu kā L, ko novērotājs pārvietojas paralēli tam ar ātrumu v. Jo lielāks novērotāja ātrums, jo īsāks objekts parādīsies no sākotnējā garuma. Lorenca kontrakcijas var formulēt šādi.

Lorenca kontrakcijas

L = objekta garums, ko novērotājs novēro, pārvietojoties ar ātrumu v

L0 = objekta garums, ko novērotājs novēro miera stāvoklī

v = novērotāja ātrums

4. Masas un enerģijas relativitāte

Tāpat kā telpa un laiks, objekta masa, ko novērotājs novēro miera stāvoklī, atšķirsies no objekta masas, ko novēro novērotājs, kurš pārvietojas ar ātrumu v.

masas un enerģijas relativitāte

m = objekta masa, ko novērotājs novēro, pārvietojoties ar ātrumu v

m0 = objekta masa, ko novērotājs novēro miera stāvoklī

v = novērotāja ātrums

Relatīvistiskajā mehānikā objekta ar masu m 0 (atpūta) enerģiju ar ātrumu v var formulēt šādi.

enerģijas mo

Objekta ar masu kopējo enerģiju var iegūt pēc šādas formulas.

E = E 0 + E k , kur E 0 ir atpūtas enerģija (E = m 0 c2)

Pamatojoties uz iepriekš sniegto aprakstu, objektiem, kuru masa ir m, ir enerģija:

E = mc2

Šis vienādojums ir viena no līdz šim vispazīstamākajām formulām. Šī formula ir arī pamats kodolbumbas attīstībai, jo tiek pieņemts, ka masa ir koncentrēta enerģijas forma, lai tā varētu mainīt formu, it īpaši ar kodola ķēdes reakciju.

Vispārīgā relativitātes teorija

Vispārējā relativitātes teorija ir saistīta ar Ņūtona gravitācijas teoriju. Ņūtons teica, ka gravitācija ir neredzams spēks, kas objektus piesaista viens otram. Bet, izmantojot savu teoriju, Einšteins apgalvoja, ka gravitācija ir laiktelpas izliekums, ko izraisa objekta masa. Šis izliekums ietekmē laiku: jo lielāks ir gravitācijas spēks, jo lēnāk laiks virzīsies telpas-laika izliekumā.