Bagaimana memahami teori relativitas
Pembentukan / / December 19, 2019
Seperti yang Anda tahu, seluruh alam semesta material memiliki tiga dimensi: atas dan bawah, kiri dan kanan, bolak-balik. Keempat dimensi - waktu. Bersama-sama mereka merupakan kontinum ruang-waktu. Tapi intinya adalah bahwa pengertian kita tentang ruang dan waktu secara langsung tergantung pada kecepatan di mana kita bergerak.
Ini adalah hubungan antara waktu, ruang dan benda bergerak menggambarkan teori relativitas khusus (SRT) yang dikembangkan oleh Albert Einstein pada tahun 1905. Kemudian atas dasar yang fisikawan besar dan teori relativitas umum (GR), yang, di samping ruang dan waktu, dan memperhitungkan faktor-faktor lain seperti gravitasi. Di atasnya, kita tidak akan berbicara - itu akan membutuhkan sebuah risalah terpisah. Jadi, kita lanjutkan untuk mempelajari teori relativitas khusus!
Prinsip-prinsip utama dari teori relativitas
Hal pertama yang harus dipahami bagi pengembangan teori relativitas: gerakan relatif.
Ini berarti bahwa ada atau tidak adanya gerakan selalu didefinisikan dalam hubungannya dengan objek lain. Gerakan dan kecepatan tergantung pada pengamat (orang yang melihat objek) dan kerangka acuan (satu di mana terlihat).
Bayangkan bahwa penumpang bepergian di kereta api dan membaca buku. Baginya, buku masih sebagai bergerak dan kursi di kereta, dan penumpang lain (jika mereka duduk di kursi mereka dan tidak membuat jalan mereka ke gerbong makan, tentu saja). Kecepatan semua objek tetap di kereta api, dari sudut pandang kita sendiri, akan menjadi nol-reader penumpang.
Pada saat ini, platform harus orang lain, yang bersiul melewati kereta terbang. Baginya, dan penumpang dengan sebuah buku dan bergerak dengan kecepatan kereta kursi - mengatakan, 200 km / jam. Tapi penumpang dalam perjalanan ke mobil makan, yang terletak di kepala konvoi akan bergerak lebih cepat: kecepatan mereka akan berkembang dengan kecepatan kereta.
Ini adalah kasus dengan setiap penambahan kecepatan, tapi ada satu pengecualian: kecepatan cahaya. Cahaya dari proyektor pada hidung kereta kami akan selalu bergerak pada kecepatan yang sama - 300 000 km / s.
Di sini kita datang dekat dengan prinsip-prinsip dasar yang teori relativitas:
- Prinsip relativitas: Bagi tubuh yang bergerak relatif satu sama lain pada kecepatan konstan atau baling-baling (baik penumpang dan bukunya), proses fisik yang sama.
- Prinsip keteguhan dari kecepatan cahaya: Kecepatan cahaya adalah konstan untuk semua pengamat terlepas dari kecepatan mereka sehubungan dengan sumber cahaya. Artinya, cahaya dari lampu di hidung kereta atau cahaya dari proyektor pada pesawat ruang angkasa memiliki kecepatan yang sama.
Cahaya begitu cepat sehingga penyebarannya tampaknya seketika. Tapi kelihatannya jarak yang sangat berbeda dalam ruang. Misalnya, jarak dari matahari ke bumi merupakan 150 juta kilometer, cahaya lewat di sekitar 8 menit. Ini berarti bahwa jika matahari pernah padamKami akan melihatnya hanya dalam 8 menit.
Konsekuensi dari teori relativitas
Apa yang berikut dari prinsip-prinsip di atas dan bagaimana mereka berhubungan dengan ruang dan waktu? Teori relativitas memiliki tiga konsekuensi utama: mengembang ruang, kontrak waktu, massa meningkat. Kami akan mengerti dengan setiap order.
waktu dikompresi
Einstein adalah orang pertama yang menyadari bahwa waktu Hal ini tidak mutlak dan tergantung pada kerangka acuan di mana kita amati itu. Bumi dan galaksi jauh di ujung alam semesta berada di lokasi yang berbeda tidak hanya ruang, tapi kali.
Relatif bergerak saat benda berjalan lebih lambat. Fakta ini telah diverifikasiSekitar--Dunia Jam atom: Prediksi Keuntungan Relativistic Waktu menggunakan dua jam atom identik: satu perangkat yang tersisa di Bumi, dan pengirimannya lain untuk pesawat supersonik di planet ini. Ketika tanam, tercatat bahwa jam yang terbang selama beberapa seperseribu detik di belakang jam istirahat.
Semakin dekat kecepatan obyek menjadi kecepatan cahaya, mengalir waktu lebih lambat baginya. Secara teori, jika astronot akan pergi pada perjalanan di pesawat ruang angkasa dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya, ia akan mendapatkan di masa depan. Untuk itu akan memakan waktu beberapa minggu, dan di dunia - selama beberapa dekade. Ini adalah relativitas waktu.
menyusut ruang
Konsekuensi lain mengejutkan relativitas: ketika kita melihat sebuah benda bergerak, kita dapat mengamati bahwa hal itu menjadi lebih pendek dengan meningkatkan kecepatan. Dari sudut pandang pengamat ketika mendekati kecepatan cahaya obyek menjadi lebih pendek dan lebih pendek dalam arah gerakan dan tegak lurus tetap di bekas dimensinya.
kita tanaman Misalkan astronaut di sebuah pesawat ruang angkasa yang dapat melakukan perjalanan dengan kecepatan cahaya, dan diri mereka sendiri pergi ke observatorium yang nyaman mengamati perjalanannya. Saat Anda mendekati kecepatan cahaya dengan kapal mulai menjadi sesuatu yang aneh. Kami mencatat bahwa hal ini menjadi lebih singkat. Tapi perubahan yang terjadi hanya berkenaan dengan arah perjalanan, lebar kendaraan tetap konstan. Mencapai kecepatan cahaya, dia akan hampir tidak bisa dibedakan panjang.
Mungkin, astronot kami tidak menyenangkan? Jangan khawatir tentang dia untuk astronot akan ada perubahan. Dia hanya bergegas sukacita menuju hamparan ruang dan tidak melihat apa-apa. Ruang ini hanya dikompresi relatif terhadap pengamat.
berat meningkat
Konsekuensi lain yang luar biasa dari relativitas adalah kenyataan bahwa sebagai kecepatan objek, massa juga meningkat.
Massa dan energi yang terkait erat. Hal ini dinyatakan dalam terkenal persamaan E = mc ² Einstein. Formula ini menunjukkan bahwa energi tubuh sebanding dengan massanya. Ketika mentransfer energi untuk tubuh (yaitu, percepatannya) dan peningkatan berat badan. Ternyata bahwa beberapa energi pergi untuk meningkatkan kecepatan, dan bagian lain meningkatkan berat badan.
Ingat astronot kami yang mendekati kecepatan cahaya di kapalnya. Mengamati dari Bumi, kita melihat bahwa sebagai kecepatan kendaraan menjadi sulit untuk mempercepat itu, ada lebih dan lebih banyak energi yang diperlukan untuk mendorong itu. Ada saatnya ketika kapal mencapai berat badan yang tidak memiliki kekuatan di alam semesta tidak bisa lagi bergerak. Itulah sebabnya, dalam prakteknya, perjalanan waktu belum memungkinkan.
secara singkat
Jadi, ketika mendekati kecepatan cahaya diperluas, para psikiater ruang. Tapi semua ini hanya terjadi di mata pengamat, yang melihat pergerakan dari objek relatif terhadap dirinya sendiri. Untuk astronot di pesawat ruang angkasa tidak berubah (kecuali untuk meningkatkan massa). Tapi sementara kedua pandangan benar. Oleh karena itu, teori relativitas, dan mengambil namanya.
Masih belum sangat jelas? Hal ini tidak mengherankan, karena Einstein sendiri mengambil 10 tahun untuk membentuk prinsip dasar teori relativitas. Ada sebuah buku yang akan membantu Anda untuk sekali lagi menempatkan prinsip-prinsip ini dalam pikiran dan menjelaskan semuanya secara harfiah di jari-jari kaki, dengan gambar cerah dan jadwal yang tersedia. "Teori Relativitas" editorial "Avanta" penerbitan rumah AST ditujukan siswa dari kelas menengah, tetapi akan menarik bagi setiap orang dewasa yang ingin menembus misteri alam semesta kita. Setelah apa yang tampaknya seperti mukjizat, pada kenyataannya, kenyataan!
Membeli buku
lihat juga⭐️
- 12 orang yang jatuh cinta dengan Anda dalam ilmu
- 10 hal yang harus Anda pelajari dari Albert Einstein
- 7 dari buku-buku paling keren oleh Stephen Hawking