L'essence de la théorie de la relativité d'Einstein. La théorie de la relativité d'Einstein, expliquez et lisez en termes courts et compréhensibles

L'essence de la théorie de la relativité d'Einstein. La théorie de la relativité d'Einstein, expliquez et lisez en termes courts et compréhensibles
12.10.2019
The King's New Mind [Sur les ordinateurs, la pensée et les lois de la physique] Roger Penrose

Théorie générale de la relativité d'Einstein

Rappelons-nous la grande vérité découverte par Galilée : tous les corps tombent à la même vitesse sous l'influence de la gravité. (C'était une supposition brillante, à peine étayée par des données empiriques, car en raison de la résistance de l'air, les plumes et les pierres tombent toujours de manière instable. simultanément! Galileo a soudainement réalisé que si la résistance de l'air pouvait être réduite à zéro, alors les plumes et les pierres tomberait sur Terre en même temps.) Il a fallu trois siècles avant que la signification profonde de cette découverte ne soit vraiment réalisée et devienne la pierre angulaire d'une grande théorie. Je fais référence à la théorie de la relativité générale d'Einstein - une description saisissante de la gravité, qui, comme nous le verrons bientôt, a nécessité l'introduction du concept espace-temps courbe !

Qu'est-ce que la découverte intuitive de Galilée a à voir avec l'idée de "courbure de l'espace-temps" ? Comment se pourrait-il que ce concept, si évidemment différent du schéma de Newton, selon lequel les particules sont accélérées sous l'influence des forces gravitationnelles ordinaires, ait pu non seulement égaler la précision de la description avec la théorie de Newton, mais aussi la surpasser ? Et puis, combien est vraie l'affirmation selon laquelle il y avait quelque chose dans la découverte de Galilée qui n'a pas eu incorporé plus tard dans la théorie newtonienne ?

Permettez-moi de commencer par la dernière question car c'est la plus facile à répondre. Selon la théorie de Newton, qu'est-ce qui contrôle l'accélération d'un corps sous l'influence de la gravité ? Premièrement, la force gravitationnelle agit sur le corps. force , qui, selon la loi de la gravitation universelle de Newton, doit être proportionnel au poids corporel. Deuxièmement, la quantité d'accélération subie par le corps sous l'action de donné force, selon la deuxième loi de Newton, inversement proportionnel au poids corporel. L'étonnante découverte de Galilée dépend du fait que la "masse" qui entre dans la loi de la gravitation universelle de Newton est, en fait, la même "masse" qui entre dans la deuxième loi de Newton. (Au lieu de "le même", on pourrait dire "proportionnel".) En conséquence, l'accélération du corps sous l'influence de la gravité ne dépend pas de sa masse. Rien dans le schéma général de Newton n'indique que les deux concepts de masse sont les mêmes. Cette similitude Newton seulement postulé. En effet, les forces électriques sont similaires aux forces gravitationnelles en ce sens que les deux sont inversement proportionnelles au carré de la distance, mais les forces électriques dépendent de charge électrique, qui est d'une tout autre nature que lester dans la deuxième loi de Newton. La "découverte intuitive de Galilée" ne serait pas applicable aux forces électriques : de corps (corps chargés) jetés dans un champ électrique, on ne peut pas dire qu'ils "tombent" à la même vitesse !

Juste pour un moment J'accepte La découverte intuitive de Galilée concernant le mouvement sous l'influence de la gravité et essayez de savoir quelles conséquences cela entraîne. Imaginez Galilée lançant deux pierres depuis la tour penchée de Pise. Supposons qu'une caméra vidéo soit fixée rigidement à l'une des pierres et vise une autre pierre. Ensuite, la situation suivante sera capturée sur le film : la pierre s'élève dans l'espace, comme si ne pas éprouver gravité (Fig. 5.23) ! Et cela se produit précisément parce que tous les corps sous l'influence de la gravité tombent à la même vitesse.

Riz. 5.23. Galileo lance deux pierres (et une caméra vidéo) depuis la tour penchée de Pise

Dans l'image ci-dessus, nous négligeons la résistance de l'air. À notre époque, les vols spatiaux nous offrent la meilleure opportunité de tester ces idées, car il n'y a pas d'air dans l'espace. De plus, "tomber" dans l'espace signifie simplement se déplacer sur une certaine orbite sous l'influence de la gravité. Une telle "chute" ne doit pas nécessairement se produire en ligne droite jusqu'au centre de la Terre. Il peut très bien avoir une composante horizontale. Si cette composante horizontale est suffisamment grande, alors le corps peut "tomber" sur une orbite circulaire autour de la Terre sans s'approcher de sa surface ! Voyager en orbite terrestre libre sous l'influence de la gravité est une manière très sophistiquée (et très coûteuse !) de "tomber". Comme dans la vidéo décrite ci-dessus, un astronaute, faisant une "promenade dans l'espace", voit son vaisseau spatial planer devant lui et, pour ainsi dire, ne pas ressentir l'action de la gravité de l'énorme boule de la Terre en dessous de lui ! (Voir Fig. 5.24.) Ainsi, en passant au « référentiel accéléré » de la chute libre, on peut exclure localement l'action de la pesanteur.

Riz. 5.24. Un astronaute voit son vaisseau spatial planer devant lui, comme s'il n'était pas affecté par la gravité.

On voit que la chute libre permet exclure la gravité car l'effet de l'action du champ gravitationnel est le même que celui de l'accélération. En effet, si vous êtes dans un ascenseur qui se déplace avec une accélération vers le haut, alors vous sentez juste que le champ gravitationnel apparent augmente, et si l'ascenseur se déplace avec une accélération vers le bas, alors vous le champ gravitationnel semble diminuer. Si le câble sur lequel la voiture est suspendue devait se rompre, alors (si l'on néglige la résistance de l'air et les effets de frottement) l'accélération résultante dirigée vers le bas (vers le centre de la Terre) détruirait complètement l'effet de gravité, et les personnes qui se trouveraient dans la cabine d'ascenseur commencerait à flotter librement dans l'espace, comme un astronaute lors d'une sortie dans l'espace, jusqu'à ce que la cabine touche le sol ! Même dans un train ou à bord d'un avion, les accélérations peuvent être telles que le sens du passager de l'ampleur et de la direction de la gravité peut ne pas coïncider avec l'endroit où l'expérience normale montre que « haut » et « bas » se trouvent. Cela s'explique par le fait que les actions de l'accélération et de la gravité similaireà tel point que nos sens sont incapables de les distinguer les uns des autres. Ce fait - que les manifestations locales de la gravité sont équivalentes aux manifestations locales d'un référentiel accéléré - est ce qu'Einstein a appelé principe d'équivalence .

Les considérations ci-dessus sont "locales". Mais s'il est permis de faire des mesures (pas seulement locales) avec une précision suffisamment élevée, alors en principe il est possible d'établir différence entre le "vrai" champ gravitationnel et l'accélération pure. Sur la fig. 5 25 J'ai représenté de manière légèrement exagérée comment une configuration sphérique initialement stationnaire de particules, tombant librement sous l'influence de la gravité, commence à se déformer sous l'influence de inhomogénéités champ gravitationnel (newtonien).

Riz. 5.25. Effet de marée. Les doubles flèches indiquent l'accélération relative (WEIL)

Ce domaine est hétérogène à deux égards. Premièrement, puisque le centre de la Terre est situé à une certaine distance finie du corps qui tombe, les particules situées plus près de la surface de la Terre se déplacent vers le bas avec une plus grande accélération que les particules situées au-dessus (rappelez-vous la loi de Newton de la proportionnalité inverse au carré de la distance de Newton). Deuxièmement, pour la même raison, il existe de petites différences dans la direction de l'accélération pour les particules occupant différentes positions horizontales. En raison de cette inhomogénéité, la forme sphérique commence à se déformer légèrement, se transformant en un "ellipsoïde". La sphère d'origine est allongée vers le centre de la Terre (et aussi dans la direction opposée), puisque les parties de celle-ci qui sont plus proches du centre de la Terre se déplacent avec un peu plus d'accélération que les parties qui sont plus éloignées du centre de la Terre, et se rétrécit horizontalement , puisque les accélérations de ses parties situées aux extrémités du diamètre horizontal sont légèrement biseautées "vers l'intérieur" - vers le centre de la Terre.

Cette action déformante est connue sous le nom de effet de marée la gravité. Si nous remplaçons le centre de la terre par la lune, et la sphère des particules matérielles par la surface de la terre, nous obtenons exactement la description de l'action de la lune, provoquant des marées sur la terre, des "bosses" se formant vers la lune et loin de la lune. L'effet de marée est une caractéristique commune des champs gravitationnels qui ne peuvent pas être "éliminés" par la chute libre. L'effet de marée sert de mesure de l'inhomogénéité du champ gravitationnel newtonien. (La quantité de distorsion de marée diminue en fait avec le cube inverse, et non le carré de la distance du centre d'attraction.)

La loi de la gravitation universelle de Newton, selon laquelle la force est inversement proportionnelle au carré de la distance, peut, en fait, être facilement interprétée en termes d'effet de marée : le volume ellipsoïde dans lequel la sphère est initialement déformée, équivaut à le volume de la sphère d'origine - en supposant que la sphère entoure le vide. Cette propriété de conservation du volume est caractéristique de la loi du carré inverse ; cela ne vaut pour aucune autre loi. Supposons en outre que la sphère d'origine ne soit pas entourée de vide, mais d'une certaine quantité de matière d'une masse totale M . Ensuite, il y a une composante d'accélération supplémentaire dirigée à l'intérieur de la sphère en raison de l'attraction gravitationnelle de la matière à l'intérieur de la sphère. Le volume de l'ellipsoïde dans lequel notre sphère de particules matérielles est initialement déformée, contraction- par le montant proportionnel M . Nous rencontrerions un exemple de l'effet de rétrécissement du volume d'un ellipsoïde si nous choisissions notre sphère de sorte qu'elle entoure la Terre à une hauteur constante (Fig. 5.26). Alors l'accélération habituelle due à la gravité et dirigée vers le bas (c'est-à-dire à l'intérieur de la Terre) sera la raison même pour laquelle le volume de notre sphère rétrécit.

Riz. 5.26. Lorsqu'une sphère entoure une substance (dans ce cas, la Terre), il y a une accélération nette dirigée vers l'intérieur (RICCI)

Dans cette propriété de contraction de volume réside le reste de la loi de gravitation universelle de Newton, à savoir que la force est proportionnelle à la masse attirer corps.

Essayons d'obtenir une image spatio-temporelle d'une telle situation. Sur la fig. Sur la figure 5.27, j'ai tracé les lignes d'univers des particules de notre surface sphérique (représentées par un cercle sur la figure 5.25), et j'ai utilisé pour décrire le référentiel dans lequel le point central de la sphère semble être au repos ("chute libre").

Riz. 5.27. Courbure de l'espace-temps : l'effet de marée représenté dans l'espace-temps

La position de la relativité générale est de considérer la chute libre comme un "mouvement naturel" - analogue au "mouvement rectiligne uniforme" qui est traité en l'absence de gravité. Ainsi, nous en essayant décrire la chute libre par des lignes d'univers "droites" dans l'espace-temps ! Mais si vous regardez la Fig. 5.27, il devient clair que l'utilisation les mots les "lignes droites" par rapport à ces lignes du monde peuvent induire le lecteur en erreur, par conséquent, à des fins terminologiques, nous appellerons les lignes du monde des particules tombant librement dans l'espace-temps - géodésique .

Mais quelle est la qualité de cette terminologie? Qu'entend-on communément par ligne "géodésique" ? Prenons une analogie pour une surface courbe bidimensionnelle. Les géodésiques sont les courbes qui, sur une surface donnée (localement), servent de "chemins les plus courts". En d'autres termes, si nous imaginons un morceau de fil tendu sur une surface spécifiée (et pas trop long pour qu'il ne puisse pas glisser), alors le fil sera situé le long d'une ligne géodésique sur la surface.

Riz. 5.28. Lignes géodésiques dans un espace courbe : les lignes convergent dans l'espace avec une courbure positive et divergent dans l'espace avec une courbure négative

Sur la fig. 5.28 J'ai donné deux exemples de surfaces : la première (à gauche) est la surface dite de "courbure positive" (comme la surface d'une sphère), la seconde est la surface de "courbure négative" (surface en selle). Sur une surface de courbure positive, deux lignes géodésiques adjacentes commençant parallèlement l'une à l'autre à partir des points de départ commencent à se courber ensuite envers l'un l'autre; et sur la surface de courbure négative, ils se plient en côtés de chacun d'eux.

Si nous imaginons que les lignes du monde des particules en chute libre se comportent dans un certain sens comme des lignes géodésiques sur une surface, alors il s'avère qu'il existe une analogie étroite entre l'effet de marée gravitationnel discuté ci-dessus et les effets de la courbure de la surface - et en tant que positif courbure, alors négatif. Jetez un oeil à la fig. 5.25, 5.27. Nous voyons que dans notre espace-temps les lignes géodésiques commencent diverger dans une direction (quand ils "s'alignent" vers la Terre) - comme cela se produit à la surface négatif courbure sur la fig. 5.28 - et approcher dans d'autres directions (lorsqu'ils se déplacent horizontalement par rapport à la Terre) - comme à la surface positif courbure sur la fig. 5.28. Ainsi, il semble que notre espace-temps, comme les surfaces précitées, ait lui aussi une « courbure », seulement plus complexe, car du fait de la grande dimension de l'espace-temps, avec divers déplacements, il peut être de nature mixte , sans être purement positif. , ni purement négatif.

Il s'ensuit que le concept de "courbure" de l'espace-temps peut être utilisé pour décrire l'action des champs gravitationnels. La possibilité d'utiliser une telle description découle finalement de la découverte intuitive de Galilée (principe d'équivalence) et permet d'éliminer la "force" gravitationnelle à l'aide de la chute libre. En effet, rien de ce que j'ai dit jusqu'ici ne dépasse le cadre de la théorie newtonienne. L'image qui vient d'être dessinée donne simplement reformulation cette théorie. Mais lorsque nous essayons de combiner la nouvelle image avec celle de la description de la relativité restreinte de Minkowski, la géométrie de l'espace-temps que nous connaissons s'applique à absence gravité - une nouvelle physique entre en jeu. Le résultat de cette combinaison est théorie générale de la relativité Einstein.

Rappelons-nous ce que Minkowski nous a appris. Nous avons (en l'absence de gravité) l'espace-temps, doté d'un type spécial de mesure de la "distance" entre les points : si nous avons dans l'espace-temps une ligne d'univers décrivant la trajectoire d'une particule, alors la "distance" dans le sens de Minkowski, mesuré le long de cette ligne de monde, donne temps , réellement vécue par la particule. (En fait, dans la section précédente, nous n'avons considéré cette "distance" que pour les lignes d'univers constituées de segments de droite - mais la déclaration ci-dessus est également vraie pour les lignes d'univers courbes, si la "distance" est mesurée le long d'une courbe.) La géométrie de Minkowski est considérée comme exacte s'il n'y a pas de champ gravitationnel, c'est-à-dire si l'espace-temps n'a pas de courbure. Mais en présence de gravité, nous ne considérons la géométrie de Minkowski que comme une géométrie approximative - tout comme une surface plane ne correspond qu'approximativement à la géométrie d'une surface courbe. Imaginons que, tout en étudiant une surface courbe, nous prenions un microscope, qui donne un grossissement croissant - de sorte que la géométrie de la surface courbe semble être de plus en plus étirée. Dans ce cas, la surface nous apparaîtra de plus en plus plane. Par conséquent, nous disons que la surface courbe a la structure locale du plan euclidien. De la même manière, on peut dire qu'en présence de gravité, l'espace-temps localement est décrite par la géométrie de Minkowski (qui est la géométrie de l'espace-temps plat), mais nous autorisons une certaine "courbure" à plus grande échelle (Fig. 5.29).

Riz. 5.29. Une image de l'espace-temps courbe

En particulier, comme dans l'espace de Minkowski, tout point de l'espace-temps est un sommet cône de lumière- mais dans ce cas, ces cônes lumineux ne sont plus situés de la même manière. Au chapitre 7, nous nous familiariserons avec des modèles individuels d'espace-temps dans lesquels cette inhomogénéité dans la disposition des cônes de lumière est clairement visible (voir Fig. 7.13, 7.14). Les lignes mondiales des particules matérielles sont toujours dirigées à l'intérieur cônes de lumière et lignes de photons - sur cônes lumineux. Le long d'une telle courbe, nous pouvons introduire une "distance" au sens de Minkowski, qui sert de mesure du temps vécu par les particules de la même manière que dans l'espace de Minkowski. Comme pour une surface courbe, cette mesure de "distance" détermine géométrie surface, qui peut différer de la géométrie du plan.

Les lignes géodésiques dans l'espace-temps peuvent maintenant recevoir une interprétation similaire à l'interprétation des lignes géodésiques sur des surfaces bidimensionnelles, tout en tenant compte des différences entre les géométries de Minkowski et d'Euclide. Ainsi, nos droites géodésiques dans l'espace-temps ne sont pas (localement) des courbes les plus courtes, mais au contraire des courbes qui sont (localement) maximiser"distance" (c'est-à-dire temps) le long de la ligne du monde. Les lignes d'univers des particules se déplaçant librement sous l'action de la gravité, selon cette règle, sont en effet sommes géodésique. En particulier, les corps célestes se déplaçant dans un champ gravitationnel sont bien décrits par des lignes géodésiques similaires. De plus, les rayons lumineux (lignes du monde photonique) dans l'espace vide servent également de lignes géodésiques, mais cette fois - nul"longueur". A titre d'exemple, j'ai schématisé sur la Fig. 5.30 lignes mondiales de la Terre et du Soleil. Le mouvement de la Terre autour du Soleil est décrit par une ligne en "tire-bouchon" qui s'enroule autour de la ligne d'univers du Soleil. Au même endroit, j'ai représenté un photon venant sur Terre d'une étoile lointaine. Sa ligne d'univers apparaît légèrement "incurvée" en raison du fait que la lumière (selon la théorie d'Einstein) est en fait déviée par le champ gravitationnel du Soleil.

Riz. 5h30. Lignes mondiales de la Terre et du Soleil. Un faisceau lumineux d'une étoile lointaine est dévié par le soleil

Nous devons encore comprendre comment la loi du carré inverse de Newton peut être incorporée (après modification appropriée) dans la théorie générale de la relativité d'Einstein. Revenons à notre sphère de particules matérielles tombant dans un champ gravitationnel. Rappelons que si seul le vide est enfermé à l'intérieur de la sphère, alors, selon la théorie de Newton, le volume de la sphère initialement ne change pas ; mais si à l'intérieur de la sphère il y a de la matière avec une masse totale M , alors il y a une diminution de volume proportionnelle à M . Dans la théorie d'Einstein (pour une petite sphère), les règles sont exactement les mêmes, sauf que tous les changements de volume ne sont pas déterminés par la masse M ; il y a une (généralement très petite) contribution de pression surgissant dans le matériau entouré par la sphère.

L'expression mathématique complète de la courbure de l'espace-temps à quatre dimensions (qui devrait décrire les effets de marée pour les particules se déplaçant à un point donné dans toutes les directions possibles) est donnée par le soi-disant Tenseur de courbure de Riemann . C'est un objet quelque peu complexe ; pour le décrire, il faut indiquer vingt nombres réels en chaque point. Ces vingt numéros s'appellent ses Composants . Différentes composantes correspondent à différentes courbures dans différentes directions de l'espace-temps. Le tenseur de courbure de Riemann est généralement écrit comme R tjkl, mais comme je n'ai pas envie d'expliquer ce que ces sous-indices signifient ici (et, bien sûr, ce qu'est un tenseur), je l'écrirai simplement comme suit :

RIMAN .

Il existe un moyen de diviser ce tenseur en deux parties, appelées respectivement le tenseur WEIL et tenseur RICCHI (chacun avec dix composants). Classiquement, j'écrirai cette partition comme ceci :

RIMAN = WEIL + RICCHI .

(Un enregistrement détaillé des tenseurs de Weyl et Ricci est complètement inutile pour nos besoins maintenant.) Le tenseur de Weil WEIL sert de mesure déformation de marée notre sphère de particules tombant librement (c'est-à-dire des changements dans la forme initiale, pas dans la taille) ; tandis que le tenseur de Ricci RICCHI sert de mesure de la variation du volume initial. Rappelons que la théorie newtonienne de la gravité exige que lester contenu dans notre sphère tombante était proportionnel à ce changement dans le volume d'origine. Cela signifie que, grosso modo, la densité masses matière - ou, de manière équivalente, densité énergie (car E = Mc 2 ) - suit assimiler Tenseur de Ricci.

Essentiellement, c'est exactement ce que disent les équations de champ de la relativité générale, à savoir - Équations de champ d'Einstein . Certes, il y a ici quelques subtilités techniques, qu'il vaut cependant mieux ne pas aborder maintenant. Qu'il suffise de dire qu'il existe un objet appelé tenseur énergie-momentum , qui rassemble toutes les informations essentielles sur l'énergie, la pression et la quantité de mouvement de la matière et les champs électromagnétiques. J'appellerai ce tenseur ÉNERGIE . Alors les équations d'Einstein peuvent être très schématiquement représentées sous la forme suivante,

RICCHI = ÉNERGIE .

(C'est la présence de "pression" dans le tenseur ÉNERGIE ainsi que certaines exigences de cohérence de l'ensemble des équations conduisent à la nécessité de prendre en compte la pression dans l'effet de réduction de volume décrit ci-dessus.)

La relation ci-dessus semble ne rien dire sur le tenseur de Weyl. Cependant, il reflète une propriété importante. L'effet de marée produit dans l'espace vide est dû à WEILEM . En effet, il découle des équations d'Einstein ci-dessus qu'il existe différentieléquations relatives WEIL Avec ÉNERGIE - presque comme dans les équations de Maxwell que nous avons rencontrées plus tôt. En effet, le point de vue que WEIL doit être considéré comme une sorte d'analogue gravitationnel du champ électromagnétique (en fait, le tenseur - tenseur de Maxwell) décrit par le couple ( E , À ) semble être très fructueuse. Dans ce cas WEIL sert en quelque sorte de mesure du champ gravitationnel. "source" pour WEIL est ÉNERGIE - juste comme source d'un champ électromagnétique ( E , À ) est ( ? , j ) - un ensemble de charges et de courants dans la théorie de Maxwell. Ce point de vue nous sera utile au chapitre 7.

Il peut sembler assez surprenant qu'avec des différences aussi importantes dans la formulation et les idées sous-jacentes, il s'avère assez difficile de trouver des différences observables entre les théories d'Einstein et la théorie avancée par Newton deux siècles et demi plus tôt. Mais si les vitesses considérées sont petites devant la vitesse de la lumière Avec , et les champs gravitationnels ne sont pas trop forts (de sorte que la vitesse de fuite est beaucoup moins Avec , voir chapitre 7, "La dynamique de Galilée et de Newton"), alors la théorie d'Einstein donne essentiellement les mêmes résultats que la théorie de Newton. Mais dans les situations où les prédictions de ces deux théories divergent, les prédictions de la théorie d'Einstein s'avèrent plus précises. À ce jour, un certain nombre de tests expérimentaux très impressionnants ont été réalisés, ce qui permet de considérer la nouvelle théorie d'Einstein comme bien fondée. Les horloges, selon Einstein, fonctionnent un peu plus lentement dans un champ gravitationnel. Cet effet a maintenant été directement mesuré de plusieurs façons. Les signaux lumineux et radio se courbent près du Soleil et sont légèrement retardés pour un observateur se déplaçant vers eux. Ces effets, prédits à l'origine par la théorie de la relativité générale, ont maintenant été confirmés par l'expérience. Le mouvement des sondes spatiales et des planètes nécessite de petites corrections aux orbites newtoniennes, comme il ressort de la théorie d'Einstein - ces corrections sont maintenant également vérifiées empiriquement. (En particulier, l'anomalie dans le mouvement de la planète Mercure, connue sous le nom de "décalage du périhélie", qui a troublé les astronomes depuis 1859, a été expliquée par Einstein en 1915.) Peut-être le plus impressionnant de tous est une série d'observations d'un système appelé double pulsar, qui se compose de deux petites étoiles massives (éventuellement deux "étoiles à neutrons", voir chapitre 7 "Trous noirs"). Cette série d'observations s'accorde très bien avec la théorie d'Einstein et sert de test direct d'un effet complètement absent de la théorie de Newton - l'émission ondes gravitationnelles. (Une onde gravitationnelle est un analogue d'une onde électromagnétique et se propage à la vitesse de la lumière Avec .) Il n'y a pas d'observations vérifiées qui contredisent la théorie générale de la relativité d'Einstein. Malgré toute son étrangeté (à première vue), la théorie d'Einstein fonctionne à ce jour !

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Seuls les paresseux ne connaissent pas les enseignements d'Albert Einstein, qui témoignent de la relativité de tout ce qui se passe dans ce monde mortel. Depuis près de cent ans, des différends ont cours non seulement dans le monde de la science, mais aussi dans le monde des physiciens en exercice. La théorie de la relativité d'Einstein, décrite en termes simples tout à fait accessible, et n'est pas un secret pour les non-initiés.

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Quelques questions générales

Compte tenu des particularités des enseignements théoriques du grand Albert, ses postulats peuvent être considérés de manière ambiguë par les courants les plus divers de physiciens théoriciens, d'écoles scientifiques plutôt élevées, ainsi que par les adeptes du courant irrationnel de l'école physique et mathématique.

Au début du siècle dernier, alors qu'il y avait un essor de la pensée scientifique et dans le contexte des changements sociaux, certaines tendances scientifiques ont commencé à émerger, la théorie de la relativité de tout ce dans quoi vit une personne est apparue. Peu importe comment nos contemporains évaluent cette situation, tout dans le monde réel n'est vraiment pas statique, La théorie de la relativité restreinte d'Einstein:

  • Les temps changent, les vues et l'opinion mentale de la société sur certains problèmes du plan social changent ;
  • Les fondements sociaux et la vision du monde concernant la doctrine de la probabilité dans divers systèmes étatiques et dans des conditions particulières pour le développement de la société ont changé au fil du temps et sous l'influence d'autres mécanismes objectifs.
  • Comment les opinions de la société sur les problèmes du développement social se sont formées, il en a été de même pour l'attitude et les opinions sur Les théories d'Einstein sur le temps.

Important! La théorie de la gravité d'Einstein a été à la base de différends systémiques entre les scientifiques les plus réputés, tant au début de son développement qu'au cours de son achèvement. Ils ont parlé d'elle, de nombreuses disputes ont eu lieu, elle est devenue le sujet de conversation dans les salons les plus prestigieux de différents pays.

Les scientifiques en ont discuté, c'était le sujet de conversation. Il y avait même une telle hypothèse que la doctrine n'est accessible pour la compréhension qu'à trois personnes du monde scientifique. Quand vint le moment d'expliquer les postulats, les prêtres de la plus mystérieuse des sciences, les mathématiques euclidiennes, commencèrent. Puis une tentative a été faite pour construire son modèle numérique et les mêmes conséquences mathématiquement vérifiées de son action sur l'espace mondial, puis l'auteur de l'hypothèse a admis qu'il devenait très difficile de comprendre même ce qu'il avait créé. Donc qu'est-ce théorie de la relativité générale, Quel explore et quelle application a-t-il trouvé dans le monde moderne ?

Histoire et racines de la théorie

Aujourd'hui, dans la grande majorité des cas, les réalisations du grand Einstein sont brièvement appelées le déni complet de ce qui était à l'origine une constante inébranlable. C'est cette découverte qui a permis de réfuter ce que tous les écoliers appellent un binôme physique.

La plupart de la population mondiale, d'une manière ou d'une autre, attentivement et pensivement ou superficiellement, même une fois, s'est tournée vers les pages du grand livre - la Bible.

C'est dedans que vous pourrez lire ce qui est devenu une véritable confirmation essence de la doctrine- sur quoi a travaillé un jeune scientifique américain au début du siècle dernier. Les faits de lévitation et d'autres choses assez courantes dans l'histoire de l'Ancien Testament sont devenus des miracles à l'époque moderne. L'éther est un espace dans lequel une personne a vécu une vie complètement différente. Les caractéristiques de la vie sur les ondes ont été étudiées par de nombreuses célébrités mondiales dans le domaine des sciences naturelles. Et La théorie de la gravité d'Einstein confirmé que ce qui est décrit dans le livre ancien est vrai.

Les travaux d'Hendrik Lorentz et d'Henri Poincaré ont permis de découvrir expérimentalement certaines caractéristiques de l'éther. Ce sont d'abord des travaux sur la création de modèles mathématiques du monde. La base était une confirmation pratique que lorsque des particules matérielles se déplacent dans l'espace éthéré, elles se contractent par rapport à la direction du mouvement.

Les travaux de ces grands scientifiques ont permis de jeter les bases des principaux postulats de la doctrine. C'est ce fait qui fournit un matériau constant pour affirmer que les travaux du lauréat du prix Nobel et La théorie relativiste d'Albertétaient et sont toujours du plagiat. De nombreux scientifiques affirment aujourd'hui que de nombreux postulats ont été acceptés bien plus tôt, par exemple :

  • Le concept de simultanéité conditionnelle des événements ;
  • Principes de l'hypothèse binomiale constante et critères de la vitesse de la lumière.

Que faire pour comprendre la théorie de la relativité? Le point est dans le passé. C'est dans les travaux de Poincaré qu'a été émise l'hypothèse que les grandes vitesses dans les lois de la mécanique doivent être repensées. Grâce aux déclarations du physicien français, le monde scientifique a appris à quel point le mouvement en projection est relatif à la théorie de l'espace éthéré.

En science statique, un grand nombre de processus physiques ont été pris en compte pour divers objets matériels se déplaçant avec . Les postulats du concept général décrivent les processus se produisant avec des objets en accélération, expliquent l'existence de particules de graviton et la gravité elle-même. L'essence de la théorie de la relativité pour expliquer ces faits qui étaient auparavant absurdes pour les scientifiques. S'il est nécessaire de décrire les caractéristiques du mouvement et les lois de la mécanique, la relation entre l'espace et le continuum temporel dans des conditions d'approche de la vitesse de la lumière, les postulats de la théorie de la relativité doivent être appliqués exclusivement.

À propos de la théorie brièvement et clairement

En quoi l'enseignement du grand Albert est-il si différent de ce que les physiciens ont fait avant lui ? Auparavant, la physique était une science plutôt statique, qui considérait les principes de développement de tous les processus de la nature dans la sphère du système «ici, aujourd'hui et maintenant». Einstein a permis de voir tout ce qui se passe non seulement dans un espace tridimensionnel, mais aussi en relation avec divers objets et points dans le temps.

Attention! En 1905, quand Einstein a publié sa théorie de la relativité, il a permis d'expliquer et d'interpréter de manière accessible le mouvement entre différents systèmes de calcul inertiel.

Ses principales dispositions sont le rapport des vitesses constantes de deux objets se déplaçant l'un par rapport à l'autre au lieu de prendre l'un des objets, qui peut être pris comme l'un des facteurs de référence absolus.

Caractéristique de la doctrine réside dans le fait qu'elle peut être considérée par rapport à un cas exceptionnel. Principaux facteurs :

  1. Rectitude de la direction du mouvement ;
  2. Uniformité du mouvement d'un corps matériel.

Lors d'un changement de direction ou d'autres paramètres simples, lorsqu'un corps matériel peut accélérer ou tourner latéralement, les lois de la théorie statique de la relativité ne sont pas valides. Dans ce cas, les lois générales de la relativité entrent en vigueur, ce qui peut expliquer le mouvement des corps matériels dans une situation générale. Ainsi, Einstein a trouvé une explication pour tous les principes de l'interaction des corps physiques les uns avec les autres dans l'espace.

Principes de la théorie de la relativité

Principes doctrinaux

L'affirmation sur la relativité a fait l'objet des discussions les plus animées depuis cent ans. La plupart des scientifiques considèrent diverses applications de postulats comme des applications de deux principes de physique. Et cette voie est la plus populaire dans le domaine de la physique appliquée. Postulats de base théorie de la relativité, faits intéressants, qui a trouvé aujourd'hui une confirmation irréfutable :

  • Le principe de relativité. Préservation du rapport des corps sous toutes les lois de la physique. Les accepter comme référentiels inertiels, qui se déplacent à des vitesses constantes les uns par rapport aux autres.
  • Postulat sur la vitesse de la lumière. Elle reste une constante immuable, dans toutes les situations, quelles que soient la vitesse et la relation avec les sources lumineuses.

Malgré les contradictions entre le nouvel enseignement et les postulats de base de l'une des sciences les plus exactes, fondées sur des indicateurs statiques constants, la nouvelle hypothèse attire avec un regard neuf sur le monde qui l'entoure. Le succès du scientifique a été assuré, ce qui a été confirmé par l'attribution du prix Nobel dans le domaine des sciences exactes.

Qu'est-ce qui a causé une popularité aussi écrasante, et Comment Einstein a-t-il découvert sa théorie de la relativité ?? Tactiques d'un jeune scientifique.

  1. Jusqu'à présent, des scientifiques de renommée mondiale ont présenté une thèse et n'ont ensuite réalisé qu'un certain nombre d'études pratiques. Si à un certain moment des données étaient obtenues qui ne correspondaient pas au concept général, elles étaient reconnues comme erronées en résumant les raisons.
  2. Le jeune génie a utilisé une tactique radicalement différente, mis en place des expériences pratiques, elles étaient en série. Les résultats obtenus, malgré le fait qu'ils pouvaient en quelque sorte ne pas s'inscrire dans la série conceptuelle, alignés dans une théorie cohérente. Et pas de "fautes" et "d'erreurs", tous les moments hypothèses de relativité, exemples et les résultats des observations s'inscrivent clairement dans la doctrine théorique révolutionnaire.
  3. Le futur lauréat du prix Nobel a nié la nécessité d'étudier le mystérieux éther, où se propagent les ondes lumineuses. La croyance que l'éther existe a conduit à un certain nombre d'idées fausses importantes. Le postulat principal est le changement des vitesses du faisceau lumineux par rapport à celui observant le processus dans le milieu éthéré.

La relativité pour les nuls

La théorie de la relativité est l'explication la plus simple

Conclusion

La principale réalisation du scientifique est la preuve de l'harmonie et de l'unité de quantités telles que l'espace et le temps. La nature fondamentale de la connexion de ces deux continuums dans le cadre de trois dimensions, combinée à la dimension temporelle, a permis d'apprendre de nombreux secrets de la nature du monde matériel. Grâce à La théorie de la gravité d'Einstein il est devenu disponible pour étudier les profondeurs et autres réalisations de la science moderne, car toutes les possibilités des enseignements n'ont pas été utilisées à ce jour.

Pendant longtemps, aucun scientifique au monde n'a pu se comparer à Isaac Newton en termes d'impact qu'il a eu sur les idées de l'humanité sur la nature. Une telle personne est née en 1879 dans la ville allemande d'Ulm et s'appelait Albert Einstein.

Einstein est né dans la famille d'un marchand d'appareils électriques, a étudié dans un gymnase ordinaire de Munich, n'a pas différé de diligence particulière, puis n'a pas pu réussir les examens d'entrée à l'École polytechnique de Zurich et est diplômé de l'école cantonale de la ville d'Aarau. Ce n'est qu'à la deuxième tentative qu'il est entré à l'École polytechnique. Les langues et l'histoire étaient difficiles pour le jeune homme, mais il montra très tôt de grandes capacités en mathématiques, en physique et en musique, devenant un bon violoniste.

À l'été 1900, Einstein reçoit son diplôme de professeur de physique. Seulement deux ans plus tard, sur la recommandation d'amis, il a obtenu un emploi permanent en tant qu'examinateur de l'Office fédéral des brevets à Berne. Einstein y travailla de 1902 à 1909. Ses fonctions officielles lui laissèrent suffisamment de temps pour réfléchir aux problèmes scientifiques. L'année la plus réussie pour Einstein a été 1905 - le physicien de 26 ans a publié cinq articles qui ont ensuite été reconnus comme des chefs-d'œuvre de la pensée scientifique. L'ouvrage "D'un point de vue heuristique sur l'émergence et la transformation de la lumière" contenait une hypothèse sur les quanta de lumière - particules élémentaires de rayonnement électromagnétique. L'hypothèse d'Einstein a permis d'expliquer l'effet photoélectrique : l'apparition d'un courant lorsqu'une substance est éclairée par un rayonnement de courte longueur d'onde. L'effet a été découvert en 1886 par Hertz et n'entrait pas dans le cadre de la théorie ondulatoire de la lumière. Einstein a ensuite reçu le prix Nobel pour ce travail. La découverte d'Einstein a créé la base idéologique du modèle de Rutherford-Bohr de l'atome, selon lequel la lumière est émise et absorbée par portions (quanta), et du concept d'« ondes de matière » de Louis de Broglie. Peu de temps auparavant, Max Planck avait établi que la chaleur est également rayonnée par les quanta. Une synthèse a été effectuée de deux points de vue apparemment incompatibles sur la nature de la lumière, exprimés en leur temps par Huygens et Newton.

L'article d'Einstein "Sur l'électrodynamique des corps en mouvement" publié dans le même 1905 peut être considéré comme une introduction à la théorie restreinte de la relativité, qui a révolutionné les idées sur l'espace et le temps.

Les concepts d'espace et de temps des sciences naturelles ont parcouru un long chemin dans le développement. Pendant longtemps, les idées ordinaires sur l'espace et le temps étaient fondamentales, comme sur une sorte de conditions extérieures de l'être, dans lesquelles la matière est placée et qui seraient préservées même si la matière disparaissait. Cette vision a permis de formuler le concept d'espace et de temps absolus, qui a reçu sa formulation la plus distincte dans l'ouvrage de Newton "Mathematical Principles of Natural Philosophy".

La théorie de la relativité restreinte, créée en 1905 par Einstein, était le résultat d'une généralisation et d'une synthèse de la mécanique classique de Galilée - Newton et de l'électrodynamique de Maxwell - Lorentz. Il décrit les lois de tous les processus physiques à des vitesses proches de la vitesse de la lumière, mais sans tenir compte du champ gravitationnel. Avec une diminution de la vitesse de déplacement, il est réduit à la mécanique classique, ce qui s'avère être son cas particulier. Le point de départ de cette théorie était le principe de relativité, d'où il découle qu'entre le repos et le mouvement - s'il est uniforme et rectiligne - il n'y a pas de différence fondamentale. Les notions de repos et de mouvement ne prennent sens que lorsqu'un repère est indiqué. Conformément à la théorie spéciale de la relativité, qui combine l'espace et le temps en un seul continuum espace-temps quadridimensionnel, les propriétés spatio-temporelles des corps dépendent de la vitesse de leur mouvement. Les dimensions spatiales sont réduites dans la direction du mouvement lorsque la vitesse des corps approche la vitesse de la lumière dans le vide (300 000 km/s), les processus temporels ralentissent dans les systèmes en mouvement rapide, la masse corporelle augmente.

Étant dans le référentiel comoving, c'est-à-dire se déplaçant parallèlement et à la même distance du référentiel mesuré, ces effets, dits relativistes, ne peuvent pas être remarqués, puisque toutes les échelles et parties spatiales utilisées dans les mesures changeront exactement de la même manière. Selon le principe de relativité, tous les processus dans les référentiels inertiels procèdent de la même manière. Mais si le système n'est pas inertiel, des effets relativistes peuvent être remarqués et modifiés. Ainsi, si un vaisseau relativiste imaginaire va vers des étoiles lointaines, alors après son retour sur Terre, moins de temps passera dans le système du vaisseau que sur Terre, et cette différence sera d'autant plus grande que le vol sera éloigné et que la vitesse de le navire sera plus proche de la vitesse de la lumière. La théorie d'Einstein utilisait comme base que rien dans l'univers ne pouvait se déplacer plus vite que la lumière dans le vide et que la vitesse de la lumière restait constante pour tous les observateurs, quelle que soit leur propre vitesse dans l'espace.

L'article « L'inertie d'un corps dépend-elle de son contenu énergétique ? achevé la création d'une théorie relativiste (du lat. relativus - "relative") théorie. Ici, pour la première fois, le lien entre la masse et l'énergie a été prouvé, en notation moderne - E = mc2. Einstein a écrit: "... si un corps dégage de l'énergie E sous forme de rayonnement, alors sa masse diminue de E / c2 ... La masse d'un corps est une mesure de l'énergie qu'il contient." Cette découverte a dépassé les limites de la physique, de la technologie et de la philosophie et détermine à ce jour indirectement le destin de l'humanité. Ainsi, l'énergie atomique est, à proprement parler, la masse transformée en énergie.

L'apparition de telles œuvres marquantes n'a pas apporté une reconnaissance immédiate à Einstein, il a quand même été contraint de continuer à travailler au bureau des brevets. Ce n'est qu'au printemps 1909 qu'Einstein est élu professeur de physique théorique à l'École polytechnique de Zurich et qu'il peut quitter le bureau. En 1913, le scientifique a été élu membre de l'Académie prussienne des sciences. A Berlin, Einstein a reçu des conditions favorables pour la poursuite de son travail scientifique. En 1916, il publie Fundamentals of the General Theory of Relativité. Les idées d'Einstein avaient aux yeux des savants théoriciens, et plus encore à ses propres yeux, une signification moins pratique que philosophique. Il a créé une image harmonieuse de l'univers.

En 1921, Einstein reçoit le prix Nobel pour "les mérites dans le domaine de la physique théorique et en particulier pour la découverte de la loi de l'effet photoélectrique". L'attribution de ce prix à un Juif a entraîné une forte augmentation du sentiment antisémite en Allemagne. Les attaques contre Einstein se sont intensifiées, mais il a poursuivi ses travaux scientifiques actifs et a donné de nombreuses conférences publiques.

En 1932, le physicien a effectué un autre voyage aux États-Unis et n'est jamais rentré chez lui - Hitler est arrivé au pouvoir là-bas et le génie de renommée mondiale n'attendait rien de bon de lui. Dès lors, Einstein travailla en Amérique. En 1939, il a envoyé une lettre au président Roosevelt l'exhortant à construire une bombe atomique dès que possible afin d'éliminer un monopole allemand. Ce dernier n'a jamais reçu cette terrible arme, mais le projet, soutenu par le gouvernement américain, comme vous le savez, s'est terminé "avec succès", et Einstein a également un mérite considérable à cet égard. Cependant, il a fermement condamné les bombardements d'Hiroshima et de Nagasaki. Le scientifique est décédé à Princeton en 1955. Ses contemporains se souvenaient de lui non seulement pour la théorie de la relativité, qui, en vérité, est au moins approximativement comprise par un pourcentage insignifiant de la population de la Terre, mais aussi pour son excentricité et son humour inimitable.

Qui aurait cru qu'un petit employé des postes changeraitfondements de la science de son temps ? Mais c'est arrivé ! La théorie de la relativité d'Einstein nous a obligés à reconsidérer la vision habituelle de la structure de l'Univers et a ouvert de nouveaux domaines de connaissances scientifiques.

La plupart des découvertes scientifiques sont faites par l'expérience : les scientifiques répètent leurs expériences plusieurs fois pour être sûrs de leurs résultats. Les travaux étaient généralement effectués dans des universités ou des laboratoires de recherche de grandes entreprises.

Albert Einstein a complètement changé l'image scientifique du monde sans mener une seule expérience pratique. Ses seuls outils étaient du papier et un stylo, et il faisait toutes ses expériences dans sa tête.

lumière mobile

(1879-1955) basait toutes ses conclusions sur les résultats d'une "expérience de pensée". Ces expériences ne pouvaient se faire que dans l'imagination.

Les vitesses de tous les corps en mouvement sont relatives. Cela signifie que tous les objets se déplacent ou restent immobiles uniquement par rapport à un autre objet. Par exemple, un homme, immobile par rapport à la Terre, tourne en même temps avec la Terre autour du Soleil. Ou supposons qu'une personne marche le long du wagon d'un train en mouvement dans le sens du déplacement à une vitesse de 3 km / h. Le train roule à une vitesse de 60 km/h. Par rapport à un observateur stationnaire au sol, la vitesse d'une personne sera de 63 km / h - la vitesse d'une personne plus la vitesse d'un train. S'il allait à l'encontre du mouvement, alors sa vitesse par rapport à un observateur immobile serait égale à 57 km/h.

Einstein a soutenu que la vitesse de la lumière ne peut pas être discutée de cette manière. La vitesse de la lumière est toujours constante, que la source lumineuse s'approche de vous, s'éloigne de vous ou reste immobile.

Le plus vite le moins

Dès le début, Einstein a fait des suppositions surprenantes. Il a soutenu que si la vitesse d'un objet s'approche de la vitesse de la lumière, ses dimensions diminuent, tandis que sa masse, au contraire, augmente. Aucun corps ne peut être accéléré à une vitesse égale ou supérieure à la vitesse de la lumière.

Son autre conclusion était encore plus surprenante et semblait contraire au bon sens. Imaginez que de deux jumeaux, l'un soit resté sur Terre, tandis que l'autre voyageait dans l'espace à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. 70 ans se sont écoulés depuis le lancement sur Terre. Selon la théorie d'Einstein, le temps s'écoule plus lentement à bord du navire, et seulement dix ans s'y sont écoulés, par exemple. Il s'avère que l'un des jumeaux restés sur Terre est devenu soixante ans plus âgé que le second. Cet effet s'appelle " paradoxe des jumeaux". Cela semble incroyable, mais des expériences en laboratoire ont confirmé que la dilatation du temps à des vitesses proches de la vitesse de la lumière existe vraiment.

Retrait impitoyable

La théorie d'Einstein comprend également la célèbre formule E=mc 2, où E est l'énergie, m la masse et c la vitesse de la lumière. Einstein a affirmé que la masse peut être convertie en énergie pure. À la suite de l'application de cette découverte dans la vie pratique, l'énergie atomique et la bombe nucléaire sont apparues.


Einstein était un théoricien. Les expériences censées prouver l'exactitude de sa théorie, il les laissa à d'autres. Beaucoup de ces expériences n'ont pas pu être réalisées tant que des instruments de mesure suffisamment précis n'étaient pas disponibles.

Faits et événements

  • L'expérience suivante a été réalisée: un avion, sur lequel une horloge très précise était réglée, a décollé et, après avoir fait le tour de la Terre à grande vitesse, a coulé au même point. L'horloge à bord de l'avion était à une infime fraction de seconde derrière l'horloge qui restait sur Terre.
  • Si une balle est lâchée dans un ascenseur tombant avec une accélération en chute libre, la balle ne tombera pas, mais, pour ainsi dire, restera suspendue dans les airs. C'est parce que la balle et l'élévateur tombent à la même vitesse.
  • Einstein a prouvé que la gravité affecte les propriétés géométriques de l'espace-temps, qui à son tour affecte le mouvement des corps dans cet espace. Ainsi, deux corps qui ont commencé à se déplacer parallèlement l'un à l'autre finiront par se rencontrer à un moment donné.

Courber le temps et l'espace

Dix ans plus tard, en 1915-1916, Einstein développa une nouvelle théorie de la gravité, qu'il appela relativité générale. Il a soutenu que l'accélération (changement de vitesse) agit sur les corps de la même manière que la force de gravité. L'astronaute ne peut pas déterminer par ses propres sensations s'il est attiré par une grosse planète ou si la fusée a commencé à ralentir.


Si le vaisseau spatial accélère à une vitesse proche de la vitesse de la lumière, son horloge ralentit. Plus le navire se déplace rapidement, plus l'horloge tourne lentement.

Ses différences avec la théorie newtonienne de la gravitation se manifestent dans l'étude d'objets spatiaux de masse énorme, tels que des planètes ou des étoiles. Des expériences ont confirmé la courbure des rayons lumineux passant à proximité de corps de grande masse. En principe, un champ gravitationnel si fort est possible que la lumière ne peut pas le dépasser. Ce phénomène s'appelle " trou noir". Des "trous noirs" semblent avoir été découverts dans certains systèmes stellaires.

Newton a soutenu que les orbites des planètes autour du soleil sont fixes. La théorie d'Einstein prédit une lente rotation supplémentaire des orbites des planètes associée à la présence du champ gravitationnel du Soleil. La prédiction a été confirmée expérimentalement. Ce fut vraiment une découverte marquante. La loi de la gravitation universelle de Sir Isaac Newton a été modifiée.

Début de la course aux armements

Les travaux d'Einstein ont donné la clé de nombreux mystères de la nature. Ils ont influencé le développement de nombreuses branches de la physique, de la physique des particules élémentaires à l'astronomie - la science de la structure de l'univers.

Einstein dans sa vie n'était pas seulement engagé dans la théorie. En 1914, il devient directeur de l'Institut de physique de Berlin. En 1933, lorsque les nazis sont arrivés au pouvoir en Allemagne, lui, en tant que juif, a dû quitter ce pays. Il a déménagé aux Etats Unis.

En 1939, malgré son opposition à la guerre, Einstein écrivit une lettre au président Roosevelt l'avertissant qu'il était possible de fabriquer une bombe avec un pouvoir destructeur énorme et que l'Allemagne nazie avait déjà commencé à développer une telle bombe. Le président a donné l'ordre de commencer les travaux. Cela a marqué le début d'une course aux armements.

Il expliquait la régularité du mouvement de deux objets l'un par rapport à l'autre dans le même système de coordonnées sous la condition d'une vitesse constante et de l'uniformité de l'environnement extérieur.

La justification fondamentale de la SRT reposait sur deux éléments :

  1. Données analytiques obtenues de manière empirique. Lors de l'observation de corps en mouvement dans un parallèle structurel, la nature de leur mouvement, les différences significatives et les caractéristiques ont été déterminées;
  2. Détermination des paramètres de vitesse. La seule valeur immuable a été prise comme base - la "vitesse de la lumière", qui est égale à 3 * 10 ^ 8 m / s.

Le chemin de la formation de la Théorie de la Relativité

L'émergence de la théorie de la relativité est devenue possible grâce aux travaux scientifiques d'Albert Einstein, qui a pu expliquer et prouver la différence de perception de l'espace et du temps en fonction de la position de l'observateur et de la vitesse de déplacement des objets. Comment est-ce arrivé?

Au milieu du XVIIIe siècle, une mystérieuse structure appelée éther est devenue une base clé pour la recherche. Selon les données préliminaires et les conclusions du groupe scientifique, cette substance est capable de pénétrer à travers toutes les couches sans affecter leur vitesse. Il a également été suggéré que les changements dans la perception externe de la vitesse modifient la vitesse même de la lumière (la science moderne a prouvé sa constance).

Albert Einstein, ayant étudié ces données, a complètement rejeté la doctrine de l'éther et a osé suggérer que la vitesse de la lumière est une grandeur déterminante qui ne dépend pas de facteurs extérieurs. Selon lui, seule la perception visuelle change, mais pas l'essence des processus en cours. Plus tard, pour prouver ses convictions, Einstein a mené une expérience différenciée qui a prouvé la validité de cette approche.

La principale caractéristique de l'étude était l'introduction du facteur humain. Plusieurs personnes ont été invitées à se déplacer d'un point A à un point B en parallèle, mais à des vitesses différentes. Arrivés au point de départ, ces personnes ont été invitées à décrire ce qu'elles voyaient autour et leur impression du processus. Chaque personne du groupe sélectionné a tiré ses propres conclusions et le résultat ne correspondait pas. Après la répétition de la même expérience, mais les gens se sont déplacés à la même vitesse et dans la même direction, l'opinion des participants à l'expérience est devenue similaire. Ainsi, le résultat final a été résumé et La théorie d'Einstein a trouvé une confirmation certaine.

La deuxième étape du développement de la SRT est la doctrine du continuum espace-temps

La base de la doctrine du continuum espace-temps était le fil conducteur entre la direction du mouvement d'un objet, sa vitesse et sa masse. Un tel "crochet" pour de nouvelles recherches a été fourni par la première expérience de démonstration réussie menée avec la participation d'observateurs extérieurs.

L'univers matériel existe en trois phases de direction de mesure : droite-gauche, haut-bas, avant-arrière. Si vous leur ajoutez une mesure constante du temps (la "vitesse de la lumière" mentionnée précédemment), vous obtenez la définition du continuum espace-temps.

Quel rôle la fraction massique de l'objet de mesure joue-t-elle dans ce processus ? Tous les écoliers et étudiants connaissent la formule physique E \u003d m * c², dans laquelle: E est l'énergie, m est la masse corporelle, c est la vitesse. Selon la loi d'application de cette formule, la masse du corps augmente considérablement en raison de l'augmentation de la vitesse de la lumière. Il s'ensuit que plus la vitesse est élevée, plus la masse de l'objet d'origine sera grande dans l'une des directions du mouvement. Et le continuum espace-temps ne dicte que l'ordre d'augmentation et d'expansion, le volume de l'espace (en ce qui concerne les particules élémentaires, sur lesquelles tous les corps physiques sont construits).

La preuve de cette approche était les prototypes avec lesquels les scientifiques ont essayé d'atteindre la vitesse de la lumière. Ils ont clairement vu qu'avec une augmentation artificielle du poids corporel, il devient de plus en plus difficile d'obtenir l'accélération souhaitée. Cela nécessitait une source d'énergie constante et inépuisable, qui n'existe tout simplement pas dans la nature. Après avoir reçu la conclusion La théorie d'Albert Einstein a été entièrement prouvée.

L'étude de la théorie de la relativité nécessite une compréhension significative des processus physiques et des fondements de l'analyse mathématique, qui se déroulent au lycée et dans les premières années des écoles techniques professionnelles, des établissements d'enseignement supérieur à profil technique. Sans présenter les bases, il n'est tout simplement pas possible de maîtriser l'ensemble des informations et d'apprécier l'importance des recherches d'un brillant physicien.