Esența teoriei relativității a lui Einstein. Teoria relativității a lui Einstein, explicați și citiți în cuvinte scurte, ușor de înțeles

Esența teoriei relativității a lui Einstein. Teoria relativității a lui Einstein, explicați și citiți în cuvinte scurte, ușor de înțeles
12.10.2019
Noua minte a regelui [Despre computere, gândire și legile fizicii] Roger Penrose

Teoria generală a relativității a lui Einstein

Amintiți-vă marele adevăr descoperit de Galileo: toate corpurile cad la fel de repede sub influența gravitației. (Aceasta a fost o presupunere genială, cu greu susținută de date empirice, deoarece din cauza rezistenței aerului, penele și pietrele încă cad instabil. simultan! Galileo și-a dat seama brusc că, dacă rezistența aerului ar putea fi redusă la zero, atunci pene și pietre ar cadea pe Pământ în același timp.) Au fost nevoie de trei secole până când semnificația profundă a acestei descoperiri să fie realizată cu adevărat și să devină piatra de temelie a unei mari teorii. Mă refer la teoria generală a relativității a lui Einstein - o descriere izbitoare a gravitației, care, așa cum vom deveni clar în curând, a necesitat introducerea conceptului. spatiu-timp curbat !

Ce legătură are descoperirea intuitivă a lui Galileo cu ideea de „curbură spațiu-timp”? Cum s-ar putea ca acest concept, atât de evident diferit de schema lui Newton, conform căreia particulele sunt accelerate sub influența forțelor gravitaționale obișnuite, să fi putut nu numai să egaleze acuratețea descrierii cu teoria lui Newton, ci și să o depășească? Și atunci, cât de adevărată este afirmația că a existat ceva în descoperirea lui Galileo care nu a avut încorporat mai târziu în teoria newtoniană?

Permiteți-mi să încep cu ultima întrebare pentru că este cea mai ușor de răspuns. Ce controlează, conform teoriei lui Newton, accelerația unui corp sub influența gravitației? În primul rând, forța gravitațională acționează asupra corpului. forta , care, conform legii lui Newton a gravitației universale, trebuie să fie proporțional cu greutatea corporală. În al doilea rând, cantitatea de accelerație experimentată de organism sub acțiunea lui dat forța, conform celei de-a doua legi a lui Newton, invers proporțional cu greutatea corporală. Uimitoarea descoperire a lui Galileo depinde de faptul că „masa” care intră în legea gravitației universale a lui Newton este, de fapt, aceeași „masă” care intră în a doua lege a lui Newton. (În loc de „același” s-ar putea spune „proporțional”.) Ca urmare, accelerația corpului sub influența gravitației nu depinde din masa sa. Nu există nimic în schema generală a lui Newton care să indice că ambele concepte de masă sunt aceleași. Această asemănare numai Newton postulat. Într-adevăr, forțele electrice sunt similare cu cele gravitaționale prin faptul că ambele sunt invers proporționale cu pătratul distanței, dar forțele electrice depind de incarcare electrica, care este de o cu totul altă natură decât greutateîn a doua lege a lui Newton. „Descoperirea intuitivă a lui Galileo” nu ar fi aplicabilă forțelor electrice: despre corpuri (corpuri încărcate) aruncate într-un câmp electric, nu se poate spune că „cade” cu aceeași viteză!

Doar pentru un timp Accept Descoperirea intuitivă a lui Galileo cu privire la mișcarea sub influența gravitatieși încercați să aflați la ce consecințe duce. Imaginează-ți Galileo aruncând două pietre din Turnul înclinat din Pisa. Să presupunem că o cameră video este fixată rigid de una dintre pietre și este îndreptată către o altă piatră. Apoi următoarea situație va fi surprinsă pe film: piatra se înalță în spațiu, parcă neexperimentând gravitația (Fig. 5.23)! Și asta se întâmplă tocmai pentru că toate corpurile sub influența gravitației cad cu aceeași viteză.

Orez. 5.23. Galileo aruncă două pietre (și o cameră video) din Turnul înclinat din Pisa

În imaginea de mai sus, neglijăm rezistența aerului. În timpul nostru, zborurile spațiale ne oferă cea mai bună oportunitate de a testa aceste idei, deoarece nu există aer în spațiul cosmic. În plus, „căderea” în spațiul cosmic înseamnă pur și simplu deplasarea pe o anumită orbită sub influența gravitației. O astfel de „cădere” nu trebuie neapărat să aibă loc într-o linie dreaptă în jos - spre centrul Pământului. Poate avea o componentă orizontală. Dacă această componentă orizontală este suficient de mare, atunci corpul poate „cădea” pe o orbită circulară în jurul Pământului fără a se apropia de suprafața sa! Călătoria pe orbita liberă a Pământului sub influența gravitației este o modalitate foarte sofisticată (și foarte costisitoare!) de „cădere”. La fel ca în videoclipul descris mai sus, un astronaut, făcând o „plimbare în spațiul cosmic”, își vede nava spațială plutind în fața lui și, parcă, nu experimentează acțiunea gravitației din uriașa minge a Pământului de sub el! (Vezi Fig. 5.24.) Astfel, trecând la „cadru de referință accelerat” al căderii libere, se poate exclude local acțiunea gravitației.

Orez. 5.24. Un astronaut își vede nava spațială plutind în fața lui, ca și cum nu ar fi fost afectată de gravitație.

Vedem că căderea liberă permite exclude gravitația deoarece efectul acțiunii câmpului gravitațional este același cu cel al accelerației. Într-adevăr, dacă te afli într-un lift care se mișcă cu accelerație în sus, atunci simți doar că câmpul gravitațional aparent crește, iar dacă liftul se mișcă cu accelerație în jos, atunci câmpul gravitațional pare să scadă. Dacă cablul de care este suspendată cabina s-ar rupe, atunci (dacă rezistența aerului și efectele de frecare sunt neglijate) accelerația rezultată îndreptată în jos (spre centrul Pământului) ar distruge complet efectul gravitației, iar oamenii prinși în vagonul liftului ar începe să plutească liber.în spațiu, ca un astronaut într-o plimbare în spațiu, până când cabina se lovește de pământ! Chiar și într-un tren sau la bordul unui avion, accelerațiile pot fi de așa natură încât simțul pasagerului cu privire la magnitudinea și direcția gravitației să nu coincidă cu locul în care experiența normală arată că sunt „sus” și „jos”. Acest lucru se explică prin faptul că acțiunile de accelerație și gravitație asemănătoare atât de mult încât simțurile noastre sunt incapabile să distingă una de alta. Acest fapt - că manifestările locale ale gravitației sunt echivalente cu manifestările locale ale unui cadru de referință accelerat - este ceea ce Einstein a numit principiul echivalenței .

Considerațiile de mai sus sunt „locale”. Dar dacă se permite să se facă (nu numai locale) măsurători cu o precizie suficient de mare, atunci în principiu este posibil să se stabilească diferențăîntre câmpul gravitațional „adevărat” și accelerația pură. Pe fig. 5 25 Am descris într-un mod ușor exagerat modul în care o configurație sferică inițial staționară a particulelor, care cad liber sub influența gravitației, începe să se deformeze sub influența neomogenități câmp gravitațional (newtonian).

Orez. 5.25. Efect de maree. Săgețile duble indică accelerația relativă (WEIL)

Acest domeniu este eterogen din două puncte de vedere. În primul rând, deoarece centrul Pământului este situat la o anumită distanță finită de corpul care căde, particulele situate mai aproape de suprafața Pământului se deplasează în jos cu o accelerație mai mare decât particulele situate deasupra (amintim legea lui Newton a proporționalității inverse cu pătratul distanței lui Newton). În al doilea rând, din același motiv, există mici diferențe în direcția de accelerație pentru particulele care ocupă diferite poziții orizontale. Din cauza acestei neomogenități, forma sferică începe să se deformeze ușor, transformându-se într-un „elipsoid”. Sfera originală este alungită spre centrul Pământului (și, de asemenea, în direcția opusă), deoarece acele părți ale acesteia care sunt mai aproape de centrul Pământului se mișcă cu o accelerație puțin mai mare decât acele părți care sunt mai îndepărtate de centrul Pământului. Pământul și se îngustează pe orizontală, deoarece accelerațiile părților sale situate la capetele diametrului orizontal sunt ușor teșite „în interior” - spre centrul Pământului.

Această acțiune de deformare este cunoscută ca efect de maree gravitatie. Dacă înlocuim centrul pământului cu luna, iar sfera particulelor materiale cu suprafața pământului, obținem exact descrierea acțiunii lunii, provocând maree pe pământ, cu „cocoașe” formându-se spre lună și departe de lună. Efectul de maree este o caracteristică comună a câmpurilor gravitaționale care nu poate fi „eliminată” prin cădere liberă. Efectul de maree servește ca măsură a neomogenității câmpului gravitațional newtonian. (Cantitatea de deformare a mareelor ​​scade de fapt odată cu cubul invers, nu cu pătratul distanței de la centrul de greutate.)

Legea gravitației universale a lui Newton, conform căreia forța este invers proporțională cu pătratul distanței, poate fi interpretată cu ușurință în ceea ce privește efectul de maree: volum elipsoid în care sfera este inițial deformată, egală volumul sferei originale – presupunând că sfera înconjoară vidul. Această proprietate de conservare a volumului este caracteristică legii inversului pătratului; nu este valabil pentru alte legi. Să presupunem în continuare că sfera originală este înconjurată nu de vid, ci de o anumită cantitate de materie cu o masă totală M . Apoi, există o componentă suplimentară de accelerație direcționată în interiorul sferei datorită atracției gravitaționale a materiei din interiorul sferei. Volumul elipsoidului în care este inițial deformată sfera noastră de particule materiale, micşorându-se- cu suma proporţional M . Am întâlni un exemplu de efect de micșorare a volumului unui elipsoid dacă am alege sfera noastră astfel încât să înconjoare Pământul la o înălțime constantă (Fig. 5.26). Atunci accelerația obișnuită datorată gravitației și îndreptată în jos (adică, în interiorul Pământului) va fi tocmai motivul pentru care volumul sferei noastre se micșorează.

Orez. 5.26. Când o sferă înconjoară o substanță (în acest caz, Pământul), există o accelerație netă îndreptată spre interior (RICCI)

În această proprietate a contracției volumului se află restul legii lui Newton a gravitației universale, și anume că forța este proporțională cu masa. atrăgând corp.

Să încercăm să obținem o imagine spațiu-timp a unei astfel de situații. Pe fig. În Figura 5.27, am trasat liniile lumii ale particulelor de pe suprafața noastră sferică (reprezentată ca un cerc în Figura 5.25) și am folosit pentru a descrie cadrul de referință în care punctul central al sferei pare să fie în repaus. ("cădere liberă").

Orez. 5.27. Curbura spațiu-timpului: efectul de maree descris în spațiu-timp

Poziția relativității generale este de a considera căderea liberă ca „mișcare naturală” – analogă cu „mișcarea rectilinie uniformă” care este tratată în absența gravitației. Astfel, noi încercând descrie căderea liberă prin linii de lume „dreapte” în spațiu-timp! Dar dacă te uiți la fig. 5.27, devine clar că utilizarea cuvinte „liniile drepte” în raport cu aceste linii de lume pot induce în eroare cititorul, prin urmare, în scopuri terminologice, vom numi liniile lumii de particule care căde liber în spațiu-timp - geodezic .

Dar cât de bună este această terminologie? Ce se înțelege de obicei printr-o linie „geodezică”? Luați în considerare o analogie pentru o suprafață curbă bidimensională. Geodezicele sunt acele curbe care pe o suprafață dată (local) servesc drept „cele mai scurte căi”. Cu alte cuvinte, dacă ne imaginăm o bucată de fir întinsă pe o suprafață specificată (și nu prea lungă pentru a nu aluneca), atunci firul va fi situat de-a lungul unei linii geodezice de pe suprafață.

Orez. 5.28. Linii geodezice în spațiu curbat: liniile converg în spațiu cu curbură pozitivă și diverg în spațiu cu curbură negativă

Pe fig. 5.28 Am dat două exemple de suprafețe: prima (stânga) este suprafața așa-numitei „curburi pozitive” (ca suprafața unei sfere), a doua este suprafața „curburii negative” (suprafața șeii). Pe o suprafață cu curbură pozitivă, două linii geodezice adiacente care încep paralele una cu cealaltă din punctele de plecare încep să se curbeze ulterior către reciproc; iar pe suprafaţa de curbură negativă se îndoaie în laturi unul de altul.

Dacă ne imaginăm că liniile lumii ale particulelor în cădere liberă se comportă într-un anumit sens ca linii geodezice pe o suprafață, atunci se dovedește că există o analogie strânsă între efectul de maree gravitațional discutat mai sus și efectele curburii suprafeței - și ca un efect pozitiv. curbură, asa de negativ. Aruncă o privire la fig. 5,25, 5,27. Vedem că în spațiu-timp încep liniile geodezice divergeîntr-o singură direcție (când se „aliniază” spre Pământ) – așa cum se întâmplă la suprafață negativ curbura din fig. 5.28 - și abordareîn alte direcții (când se mișcă orizontal față de Pământ) – ca la suprafață pozitiv curbura din fig. 5.28. Astfel, se pare că spațiu-timpul nostru, ca și suprafețele menționate mai sus, are și o „curbură”, doar mai complexă, deoarece datorită dimensiunii mari a spațiu-timpului, cu diverse deplasări, poate fi de natură mixtă. , fără a fi pur pozitiv. , nici pur negativ.

Rezultă că conceptul de „curbură” spațiu-timp poate fi folosit pentru a descrie acțiunea câmpurilor gravitaționale. Posibilitatea de a folosi o astfel de descriere decurge în cele din urmă din descoperirea intuitivă a lui Galileo (principiul echivalenței) și ne permite să eliminăm „forța” gravitațională cu ajutorul căderii libere. Într-adevăr, nimic din ceea ce am spus până acum nu depășește domeniul de aplicare al teoriei newtoniene. Imaginea tocmai desenată dă simplu reformulare această teorie. Dar când încercăm să combinăm noua imagine cu cea a descrierii lui Minkowski a relativității speciale, geometria spațiului-timp despre care știm că se aplică absenta gravitația - intră în joc o nouă fizică. Rezultatul acestei combinații este teoria generală a relativității Einstein.

Să ne amintim ce ne-a învățat Minkowski. Avem (în absența gravitației) spațiu-timp dotat cu un tip special de măsură a „distanței” între puncte: dacă avem în spațiu-timp o linie mondială care descrie traiectoria unei particule, atunci „distanța” în sensul lui Minkowski, măsurat de-a lungul liniilor acestei linii mondiale, dă timp , trăită de fapt de particule. (De fapt, în secțiunea anterioară am considerat această „distanță” numai pentru acele linii de lume care constau din segmente de linie dreaptă - dar afirmația de mai sus este valabilă și pentru liniile de lume curbe, dacă „distanța” este măsurată de-a lungul unei curbe.) Geometria Minkowski este considerată precisă dacă nu există câmp gravitațional, adică dacă spațiu-timp nu are curbură. Dar în prezența gravitației, considerăm geometria lui Minkowski doar ca una aproximativă - la fel cum o suprafață plană corespunde doar aproximativ cu geometria unei suprafețe curbe. Să ne imaginăm că, în timp ce studiem o suprafață curbată, luăm un microscop, care dă o mărire din ce în ce mai mare - astfel încât geometria suprafeței curbe pare să fie din ce în ce mai întinsă. În acest caz, suprafața ne va părea din ce în ce mai plată. Prin urmare, spunem că suprafața curbată are structura locală a planului euclidian. În același mod, putem spune că în prezența gravitației, spațiu-timp la nivel local este descrisă de geometria lui Minkowski (care este geometria spațiului-timp plat), dar permitem o oarecare „curbură” la scari mai mari (Fig. 5.29).

Orez. 5.29. O imagine a spațiu-timp curbat

În special, ca și în spațiul Minkowski, orice punct din spațiu-timp este un vârf con de lumină- dar in acest caz, aceste conuri de lumina nu mai sunt situate in acelasi mod. În capitolul 7, ne vom uita la modele spațio-timp individuale care arată clar această aranjare neuniformă a conurilor de lumină (vezi figurile 7.13, 7.14). Liniile mondiale de particule materiale sunt întotdeauna direcționate interior conuri de lumină și linii de fotoni - de-a lungul conuri de lumină. De-a lungul oricărei astfel de curbe putem introduce „distanța” în sensul Minkowski, care servește ca măsură a timpului trăit de particule în același mod ca în spațiul Minkowski. Ca și în cazul unei suprafețe curbe, această măsură de „distanță” determină geometrie suprafață, care poate diferi de geometria planului.

Liniile geodezice din spațiu-timp pot primi acum o interpretare similară interpretării liniilor geodezice pe suprafețe bidimensionale, ținând cont de diferențele dintre geometriile lui Minkowski și Euclid. Astfel, liniile noastre geodezice în spațiu-timp nu sunt (local) cele mai scurte curbe, ci, dimpotrivă, curbe care sunt (local) maximiza„distanță” (adică timp) de-a lungul liniei lumii. Liniile lumii de particule care se mișcă liber sub acțiunea gravitației, conform acestei reguli, sunt într-adevăr sunt geodezic. În special, corpurile cerești care se mișcă într-un câmp gravitațional sunt bine descrise de linii geodezice similare. În plus, razele de lumină (liniile lumii fotonice) în spațiul gol servesc și ca linii geodezice, dar de data aceasta - nul"lungime". Ca exemplu, am desenat schematic în Fig. 5.30 linii mondiale ale Pământului și Soarelui. Mișcarea Pământului în jurul Soarelui este descrisă de o linie „tibușon” care se înfășoară în jurul liniei mondiale a Soarelui. În același loc, am înfățișat un foton care vine pe Pământ de la o stea îndepărtată. Linia sa lumii pare ușor „curbată” datorită faptului că lumina (conform teoriei lui Einstein) este de fapt deviată de câmpul gravitațional al Soarelui.

Orez. 5.30. Liniile lumii ale Pământului și Soarelui. Un fascicul de lumină de la o stea îndepărtată este deviat de soare

Mai trebuie să ne dăm seama cum poate fi încorporată legea inversului pătratului a lui Newton (după modificarea corespunzătoare) în teoria relativității generale a lui Einstein. Să ne întoarcem din nou la sfera noastră de particule materiale care cad într-un câmp gravitațional. Amintiți-vă că, dacă în interiorul sferei este închis doar vid, atunci, conform teoriei lui Newton, volumul sferei nu se modifică inițial; dar dacă în interiorul sferei există materie cu o masă totală M , atunci are loc o reducere a volumului proporțională cu M . În teoria lui Einstein (pentru o sferă mică) regulile sunt exact aceleași, cu excepția faptului că nu toate modificările de volum sunt determinate de masă. M ; există o contribuție (de obicei foarte mică) din presiune ivit în materialul înconjurat de sferă.

Expresia matematică completă pentru curbura spațiu-timpului cu patru dimensiuni (care ar trebui să descrie efectele mareelor ​​pentru particulele care se mișcă în orice punct dat în toate direcțiile posibile) este dată de așa-numita Tensorul de curbură Riemann . Acesta este un obiect oarecum complex; pentru a-l descrie, este necesar să indicați douăzeci de numere reale în fiecare punct. Aceste douăzeci de numere sunt numite ale lui componente . Componente diferite corespund unor curburi diferite în direcții spațiu-timp diferite. Tensorul de curbură Riemann este de obicei scris ca R tjkl, dar din moment ce nu am chef să explic ce înseamnă acești sub-indici aici (și, desigur, ce este un tensor), îl voi scrie simplu astfel:

RIMAN .

Există o modalitate de a împărți acest tensor în două părți, numite, respectiv, tensor WEIL și tensor RICCHI (fiecare cu zece componente). În mod convențional, voi scrie această partiție astfel:

RIMAN = WEIL + RICCHI .

(O înregistrare detaliată a tensorilor Weyl și Ricci este complet inutilă pentru scopurile noastre acum.) Tensorul Weil WEIL servește drept măsură deformarea mareelor sfera noastră de particule în cădere liberă (adică modificări ale formei inițiale, nu ale dimensiunii); în timp ce tensorul Ricci RICCHI servește ca măsură a modificării volumului inițial. Amintiți-vă că teoria newtoniană a gravitației cere asta greutate conținute în sfera noastră de cădere a fost proporțională cu această modificare a volumului original. Aceasta înseamnă că, în linii mari, densitatea mase materie - sau, echivalent, densitate energie (deoarece E = mc 2 ) - urmează echivala tensorul Ricci.

În esență, aceasta este exact ceea ce afirmă ecuațiile de câmp ale relativității generale, și anume - Ecuații de câmp Einstein . Adevărat, aici există câteva subtilități tehnice, în care, totuși, este mai bine să nu intrăm acum. Este suficient să spunem că există un obiect numit tensor energie-impuls , care reunește toate informațiile esențiale despre energia, presiunea și impulsul materiei și câmpurile electromagnetice. Voi numi acest tensor ENERGIE . Atunci ecuațiile lui Einstein pot fi reprezentate foarte schematic în următoarea formă,

RICCHI = ENERGIE .

(Este prezența „presiunii” în tensor ENERGIE împreună cu anumite cerințe pentru consistența ecuațiilor în ansamblu conduce la necesitatea de a lua în considerare presiunea în efectul de reducere a volumului descris mai sus.)

Relația de mai sus pare să nu spună nimic despre tensorul Weyl. Cu toate acestea, reflectă o proprietate importantă. Efectul de maree produs în spațiul gol se datorează WEILEM . Într-adevăr, din ecuațiile Einstein de mai sus rezultă că există diferenţial ecuații care relaționează WEIL Cu ENERGIE - aproape ca în ecuațiile Maxwell pe care le-am întâlnit mai devreme. Într-adevăr, punctul de vedere că WEIL ar trebui considerat ca un fel de analog gravitațional al câmpului electromagnetic (de fapt, tensorul - tensorul Maxwell) descris de perechea ( E , ÎN ) pare a fi foarte fructuoasă. În acest caz WEIL servește ca un fel de măsură a câmpului gravitațional. „sursă” pentru WEIL este ENERGIE - doar ca sursă pentru un câmp electromagnetic ( E , ÎN ) este ( ? , j ) - un set de sarcini și curenți în teoria lui Maxwell. Acest punct de vedere ne va fi util în capitolul 7.

Poate părea destul de surprinzător că, cu diferențe atât de semnificative în formulare și idei subiacente, se dovedește a fi destul de dificil să găsești diferențe observabile între teoriile lui Einstein și teoria prezentată de Newton cu două secole și jumătate mai devreme. Dar dacă vitezele luate în considerare sunt mici în comparație cu viteza luminii Cu , iar câmpurile gravitaționale nu sunt prea puternice (astfel încât viteza de evacuare este mult mai mică Cu , vezi Capitolul 7, „Dinamica lui Galileo și Newton”), atunci teoria lui Einstein dă în esență aceleași rezultate ca și teoria lui Newton. Dar în acele situații în care predicțiile acestor două teorii diverge, predicțiile teoriei lui Einstein se dovedesc a fi mai precise. Până în prezent, au fost efectuate o serie de teste experimentale foarte impresionante, care ne permit să considerăm noua teorie a lui Einstein ca fiind bine întemeiată. Ceasurile, potrivit lui Einstein, merg puțin mai încet într-un câmp gravitațional. Acest efect a fost acum măsurat direct în mai multe moduri. Semnalele luminoase și radio se îndoaie în apropierea Soarelui și sunt ușor întârziate pentru un observator care se deplasează spre ele. Aceste efecte, prezise inițial de teoria generală a relativității, au fost acum confirmate de experiență. Mișcarea sondelor spațiale și a planetelor necesită mici corecții ale orbitelor newtoniene, după cum reiese din teoria lui Einstein - aceste corecții sunt acum verificate empiric. (În special, anomalia în mișcarea planetei Mercur, cunoscută sub numele de „schimbarea periheliului”, care i-a tulburat pe astronomi din 1859, a fost explicată de Einstein în 1915.) Poate că cea mai impresionantă dintre toate este o serie de observații ale unui sistem. numit pulsar dublu, care constă din două stele mici și masive (posibil două „stele neutronice”, vezi capitolul 7 „Găuri negre”). Această serie de observații concordă foarte bine cu teoria lui Einstein și servește drept test direct al unui efect care este complet absent în teoria lui Newton - emisia valuri gravitationale. (O undă gravitațională este un analog unei unde electromagnetice și se propagă cu viteza luminii Cu .) Nu există observații verificate care să contrazică teoria generală a relativității a lui Einstein. Cu toată ciudățenia ei (la prima vedere), teoria lui Einstein funcționează până astăzi!

Din cartea Modern Science and Philosophy: Ways of Fundamental Research and Perspectives of Philosophy autorul Kuznetsov B.G.

Din cartea Dansurile Mitkovsky autor Shinkarev Vladimir Nikolaevici

Teoria generală a dansului Mitkovo 1. Interpreți inteligenți Nu mai este un secret pentru nimeni că dansurile, sau mai degrabă dansurile, sunt cea mai răspândită formă de creativitate printre mitki; este de netăgăduit. Interpretarea fenomenului dansului Mitkovo este controversată.

Din cartea Modern Science and Philosophy: Ways of Fundamental Research and Perspectives of Philosophy autorul Kuznetsov B.G.

Teoria relativității, mecanica cuantică și începutul erei atomice

Din cartea Dicționar filozofic al minții, materiei, moralității [fragmente] de Russell Bertrand

107. Relativitatea generală Teoria generală a relativității (GR) – publicată în 1915, la 10 ani după apariția Teoriei speciale (STR) – a fost în primul rând o teorie geometrică a gravitației. Această parte a teoriei poate fi considerată ferm stabilită. Cu toate acestea, ea

Din cartea O scurtă istorie a filosofiei [Carte non plictisitoare] autor Gusev Dmitri Alekseevici

108. Teoria specială a relativității Teoria specială își pune sarcina de a face legile fizicii aceleași în raport cu oricare două sisteme de coordonate care se mișcă unul față de celălalt în linie dreaptă și uniform. Aici a fost necesar să se țină cont

Din cartea Lovers of Wisdom [Ce ar trebui să știe omul modern despre istoria gândirii filozofice] autor Gusev Dmitri Alekseevici

12.1. La viteza luminii... (Teoria relativității) Apariția celui de-al doilea tablou științific al lumii a fost asociată în primul rând cu schimbarea geocentrismului în heliocentrism. A treia imagine științifică a lumii a abandonat deloc orice centrism. Conform noilor idei, Universul a devenit

Din cartea Fizica si Filosofia autor Heisenberg Werner Karl

Teoria relativitatii. La viteza luminii Apariția celui de-al doilea tablou științific al lumii a fost asociată în primul rând cu schimbarea geocentrismului prin heliocentrism. A treia imagine științifică a lumii a abandonat deloc orice centrism. Conform noilor idei, Universul a devenit

Din cartea The Far Future of the Universe [Eschatology in Cosmic Perspective] de Ellis George

VII. TEORIA RELATIVITĂȚII Teoria relativității a jucat întotdeauna un rol deosebit de important în fizica modernă. În ea, pentru prima dată, s-a arătat necesitatea unor schimbări periodice în principiile fundamentale ale fizicii. Prin urmare, discutarea problemelor care au fost ridicate și

Din cartea Odată ce Platon a intrat într-un bar... Înțelegerea filozofiei prin glume autorul Cathcart Thomas

17.2.1. Teoria generală a relativității (GR) a lui Einstein / Cosmologia Big Bang În 1915, Albert Einstein a publicat ecuațiile de câmp ale GR care relaționează curbura spațiu-timpului cu energia distribuită în spațiu-timp: R?? - ?Rg?? = 8?T??. Simplificat

Din cartea Chaos and Structure autor Losev Alexey Fiodorovich

17.5.2.3. Timpul curgător în fizică: relativitate specială, relativitate generală, mecanică cuantică și termodinamică O scurtă prezentare a patru domenii ale fizicii moderne: relativitatea specială (SRT), relativitatea generală (GR), cuantică

Din cartea Filosofie uimitoare autor Gusev Dmitri Alekseevici

IX Teoria relativității Ce se poate spune aici? Fiecare persoană înțelege acest termen în mod diferit. Dimitri: Prietene, problema ta este că gândești prea mult. Tasso: În comparație cu cine? Dimitri: În comparație cu Ahile, de exemplu. Tasso: Și în comparație cu

Din cartea The New Mind of the King [Despre computere, gândire și legile fizicii] autorul Penrose Roger

TEORIA GENERALĂ A NUMĂRULUI § 10. Introducere Numărul este o categorie atât de fundamentală și profundă a ființei și conștiinței încât doar momentele cele mai inițiale, cele mai abstracte ale ambelor pot fi luate pentru a o defini și caracteriza. Matematica este știința numerelor

Din cartea Întoarcerea timpului [De la cosmogonia antică la cosmologia viitoare] autorul Smolin Lee

Cu viteza luminii. Teoria relativității Apariția celui de-al doilea tablou științific al lumii a fost asociată în primul rând cu schimbarea geocentrismului prin heliocentrism. A treia imagine științifică a lumii a abandonat deloc orice centrism. Conform noilor idei, Universul a devenit

Din cartea Limbă, ontologie și realism autor Makeeva Lolita Bronislavovna

Teoria specială a relativității a lui Einstein și Poincaré Reamintim principiul relativității lui Galileo, care afirmă că legile fizice ale lui Newton și Galileo vor rămâne complet neschimbate dacă trecem de la un cadru de referință de repaus la altul, deplasându-ne uniform.

Din cartea autorului

Capitolul 14 Teoria relativității și întoarcerea timpului Astfel, recunoașterea realității timpului deschide noi abordări pentru înțelegerea modului în care universul alege legile, precum și modalități de rezolvare a dificultăților mecanicii cuantice. Totuși, mai avem de depășit serios

Din cartea autorului

2.4. Teoria relativității ontologice și a realismului Din teza indeterminației traducerii și ideea de obligații ontologice urmează relativitatea ontologică, ceea ce înseamnă, în primul rând, că referința este de neînțeles, că nu putem ști ce

Numai leneșii nu știu despre învățăturile lui Albert Einstein, care mărturisesc relativitatea a tot ceea ce se întâmplă în această lume a muritorilor. De aproape o sută de ani, dispute au loc nu numai în lumea științei, ci și în lumea fizicienilor practicanți. Teoria relativității a lui Einstein, descrisă în termeni simpli destul de accesibil și nu este un secret pentru cei neinițiați.

In contact cu

Câteva întrebări generale

Ținând cont de particularitățile învățăturilor teoretice ale marelui Albert, postulatele sale pot fi privite în mod ambiguu de către cele mai diverse curente de fizicieni teoreticieni, mai degrabă de licee științifice, precum și de adepții curentului irațional al școlii fizice și matematice.

La începutul secolului trecut, când a existat o creștere a gândirii științifice și pe fondul schimbărilor sociale au început să apară anumite tendințe științifice, a apărut teoria relativității a tot ceea ce trăiește o persoană. Indiferent cum evaluează contemporanii noștri această situație, totul în lumea reală nu este într-adevăr static, Teoria specială a relativității a lui Einstein:

  • Se schimbă vremurile, se schimbă opiniile și opinia mentală a societății asupra anumitor probleme din planul social;
  • Fundamentele sociale și viziunea asupra lumii cu privire la doctrina probabilității în diverse sisteme de stat și în condiții speciale pentru dezvoltarea societății s-au schimbat de-a lungul timpului și sub influența altor mecanisme obiective.
  • Cum s-au format opiniile societății asupra problemelor dezvoltării sociale, aceeași a fost și atitudinea și opiniile despre Teoriile lui Einstein despre timp.

Important! Teoria gravitației a lui Einstein a stat la baza disputelor sistemice dintre cei mai reputați oameni de știință, atât la începutul dezvoltării sale, cât și pe parcursul finalizării sale. S-au vorbit despre ea, au avut loc numeroase dispute, a devenit subiect de conversație în cele mai înalte saloane din diferite țări.

Oamenii de știință au discutat despre asta, a fost subiectul conversației. A existat chiar și o astfel de ipoteză că doctrina este accesibilă pentru înțelegere doar pentru trei oameni din lumea științifică. Când a venit momentul explicării postulatelor, au început preoții celei mai misterioase științe, matematica euclidiană. Apoi s-a încercat să-și construiască modelul digital și aceleași consecințe verificate matematic ale acțiunii sale asupra spațiului mondial, apoi autorul ipotezei a recunoscut că a devenit foarte greu de înțeles chiar și ceea ce a creat. Deci ce este teoria generală a relativității, Ce exploreazăși ce aplicație a găsit în lumea modernă?

Istoria și rădăcinile teoriei

Astăzi, în marea majoritate a cazurilor, realizările marelui Einstein sunt numite pe scurt negarea completă a ceea ce a fost inițial o constantă de neclintit. Această descoperire a făcut posibilă respingerea a ceea ce este cunoscut de toți școlarii ca un binom fizic.

Cea mai mare parte a populației lumii, într-un fel sau altul, atent și gânditor sau superficial, chiar și o dată, s-a întors la paginile marii cărți - Biblia.

În ea puteți citi despre ceea ce a devenit o adevărată confirmare esența doctrinei- la ce a lucrat un tânăr om de știință american la începutul secolului trecut. Faptele de levitație și alte lucruri destul de comune în istoria Vechiului Testament au devenit odată miracole în timpurile moderne. Eterul este un spațiu în care o persoană a trăit o viață complet diferită. Caracteristicile vieții pe aer au fost studiate de multe celebrități mondiale din domeniul științelor naturale. ȘI Teoria gravitației a lui Einstein a confirmat că ceea ce este descris în cartea antică este adevărat.

Lucrările lui Hendrik Lorentz și Henri Poincaré au făcut posibilă descoperirea experimentală a anumitor trăsături ale eterului. În primul rând, acestea sunt lucrări privind crearea de modele matematice ale lumii. Baza a fost o confirmare practică că atunci când particulele materiale se mișcă în spațiul eteric, ele se contractă în raport cu direcția de mișcare.

Lucrările acestor mari oameni de știință au făcut posibilă crearea bazei principalelor postulate ale doctrinei. Acest fapt oferă material constant pentru afirmația că lucrările laureatului Nobel și teoria relativistă a lui Albert au fost și sunt încă plagiat. Mulți oameni de știință susțin astăzi că multe postulate au fost acceptate mult mai devreme, de exemplu:

  • Conceptul de simultaneitate condiționată a evenimentelor;
  • Principiile ipotezei binomului constant și criteriile pentru viteza luminii.

Ce să faci înțelege teoria relativității? Ideea este în trecut. În lucrările lui Poincaré a fost exprimată ipoteza că vitezele mari din legile mecanicii trebuie regândite. Datorită afirmațiilor fizicianului francez, lumea științifică a aflat cât de relativă este mișcarea în proiecție la teoria spațiului eteric.

În știința statică, o mare cantitate de procese fizice a fost luată în considerare pentru diferite obiecte materiale care se mișcau cu . Postulatele conceptului general descriu procesele care au loc cu obiectele care accelerează, explică existența particulelor de graviton și gravitația propriu-zisă. Esența teoriei relativitățiiîn explicarea acelor fapte care înainte erau un nonsens pentru oamenii de știință. Dacă este necesar să descriem trăsăturile mișcării și legile mecanicii, relația dintre spațiu și timp continuu în condiții de apropiere a vitezei luminii, postulatele teoriei relativității ar trebui aplicate exclusiv.

Despre teorie pe scurt și clar

Cum este învățătura marelui Albert atât de diferită de ceea ce au făcut fizicienii înaintea lui? Anterior, fizica era o știință destul de statică, care lua în considerare principiile dezvoltării tuturor proceselor din natură în sfera sistemului „aici, azi și acum”. Einstein a făcut posibil să vedem tot ceea ce se întâmplă în jur nu numai în spațiul tridimensional, ci și în relație cu diferite obiecte și momente în timp.

Atenţie!În 1905, când Einstein și-a publicat teoria relativității, a permis să explice și într-un mod accesibil să interpreteze mișcarea dintre diferite sisteme de calcul inerțial.

Principalele sale prevederi sunt raportul vitezelor constante a două obiecte care se deplasează unul față de celălalt în loc să ia unul dintre obiecte, care poate fi luat ca unul dintre factorii de referință absoluti.

Caracteristica doctrinei constă în faptul că poate fi considerată în raport cu un caz excepţional. Factori principali:

  1. Rectitudinea direcției de mișcare;
  2. Uniformitatea mișcării unui corp material.

Când se schimbă direcția sau alți parametri simpli, când un corp material poate accelera sau se poate întoarce în lateral, legile teoriei statice a relativității nu sunt valabile. În acest caz, intră în vigoare legile generale ale relativității, care pot explica mișcarea corpurilor materiale într-o situație generală. Astfel, Einstein a găsit o explicație pentru toate principiile interacțiunii corpurilor fizice între ele în spațiu.

Principiile teoriei relativității

Principiile doctrinei

Afirmația despre relativitate a fost subiectul celor mai aprinse discuții timp de o sută de ani. Majoritatea oamenilor de știință consideră diverse aplicații ale postulatelor drept aplicații a două principii ale fizicii. Și această cale este cea mai populară în domeniul fizicii aplicate. Postulatele de bază teoria relativității, fapte interesante, care astăzi a găsit o confirmare de nerefuzat:

  • Principiul relativității. Păstrarea raportului dintre corpuri sub toate legile fizicii. Acceptându-le ca cadre de referință inerțiale, care se mișcă la viteze constante unul față de celălalt.
  • Postul despre viteza luminii. Ea ramane o constanta neschimbata, in toate situatiile, indiferent de viteza si relatia cu sursele de lumina.

În ciuda contradicțiilor dintre noua învățătură și postulatele de bază ale uneia dintre cele mai exacte științe, bazate pe indicatori statici constanti, noua ipoteză a atras cu o privire proaspătă asupra lumii din jur. Succesul omului de știință a fost asigurat, ceea ce a fost confirmat de acordarea lui Premiul Nobel în domeniul științelor exacte.

Ce a cauzat o astfel de popularitate copleșitoare și Cum și-a descoperit Einstein teoria relativității?? Tactica unui tânăr om de știință.

  1. Până acum, oameni de știință de renume mondial au înaintat o teză și abia apoi au efectuat o serie de studii practice. Dacă la un moment dat s-au obținut date care nu se potriveau conceptului general, acestea au fost recunoscute ca eronate în rezumarea motivelor.
  2. Tânărul geniu a folosit o tactică radical diferită, a pus la punct experimente practice, au fost în serie. Rezultatele obținute, în ciuda faptului că nu s-ar putea încadra cumva în seria conceptuală, s-au aliniat într-o teorie coerentă. Și fără „greșeli” și „erori”, toate momentele ipoteze de relativitate, exemple iar rezultatele observațiilor se încadrează în mod clar în doctrina teoretică revoluționară.
  3. Viitorul laureat al Nobel a negat necesitatea studierii eterului misterios, unde se propagă undele de lumină. Credința că eterul există a condus la o serie de concepții greșite semnificative. Postulatul principal este modificarea vitezelor fasciculului de lumină în raport cu cel care observă procesul în mediul eteric.

Relativitatea pentru manechini

Teoria relativității este cea mai simplă explicație

Concluzie

Principala realizare a omului de știință este dovada armoniei și unității unor astfel de cantități precum spațiul și timpul. Natura fundamentală a conexiunii acestor două continuumuri ca parte a trei dimensiuni, combinată cu dimensiunea timpului, a făcut posibilă învățarea multor secrete ale naturii lumii materiale. Mulțumită Teoria gravitației a lui Einstein a devenit disponibil pentru a studia profunzimile și alte realizări ale științei moderne, deoarece posibilitățile depline ale învățăturilor nu au fost folosite până în prezent.

Multă vreme, niciun om de știință din lume nu s-a putut compara cu Isaac Newton în ceea ce privește impactul pe care l-a avut asupra ideilor omenirii despre natură. O astfel de persoană s-a născut în 1879 în orașul german Ulm, iar numele său era Albert Einstein.

Einstein s-a născut într-o familie de comerciant de produse electrice, a studiat la un gimnaziu obișnuit din München, nu s-a deosebit de diligență deosebită, apoi nu a putut trece examenele de admitere la Politehnica din Zurich și a absolvit școala cantonală din orașul Aarau. Abia la a doua încercare a intrat la Politehnică. Limbile și istoria au fost dificile pentru tânăr, dar devreme a arătat abilități mari în matematică, fizică și muzică, devenind un bun violonist.

În vara anului 1900, Einstein și-a primit diploma de profesor de fizică. Doar doi ani mai târziu, la recomandarea prietenilor, a obținut un loc de muncă permanent ca examinator al Oficiului Federal de Brevete din Berna. Einstein a lucrat acolo din 1902 până în 1909. Îndatoririle sale oficiale i-au lăsat suficient timp să se gândească la problemele științifice. Cel mai de succes an pentru Einstein a fost 1905 - fizicianul în vârstă de 26 de ani a publicat cinci articole care au fost ulterior recunoscute drept capodopere ale gândirii științifice. Lucrarea „Dintr-un punct de vedere euristic asupra apariției și transformării luminii” conținea o ipoteză despre quanta luminii - particule elementare de radiație electromagnetică. Ipoteza lui Einstein a făcut posibilă explicarea efectului fotoelectric: apariția unui curent atunci când o substanță este iluminată cu radiații de lungime de undă scurtă. Efectul a fost descoperit în 1886 de Hertz și nu s-a încadrat în cadrul teoriei ondulatorii a luminii. Ulterior, Einstein a primit Premiul Nobel pentru această lucrare. Descoperirea lui Einstein a creat baza ideologică pentru modelul Rutherford-Bohr al atomului, conform căruia lumina este emisă și absorbită în porțiuni (quanta), și conceptul de „unde de materie” de Louis de Broglie. Cu puțin timp înainte, Max Planck a stabilit că căldura este radiată și de cuante. S-a realizat o sinteză din două puncte de vedere aparent incompatibile asupra naturii luminii, exprimate la vremea lor de Huygens și Newton.

Articolul lui Einstein „Despre electrodinamica corpurilor în mișcare” publicat în același 1905 poate fi privit ca o introducere în teoria relativității speciale, care a revoluționat ideile despre spațiu și timp.

Conceptele științelor naturii despre spațiu și timp au parcurs un drum lung în dezvoltare. Multă vreme, ideile obișnuite despre spațiu și timp au fost de bază, ca despre un fel de condiții exterioare ale ființei, în care este plasată materia și care s-ar păstra chiar dacă materia ar dispărea. Această viziune a făcut posibilă formularea conceptului de spațiu și timp absolut, care a primit formularea cea mai distinctă în lucrarea lui Newton „Principii matematice ale filosofiei naturale”.

Teoria specială a relativității, creată în 1905 de Einstein, a fost rezultatul unei generalizări și sintezei a mecanicii clasice a lui Galileo - Newton și a electrodinamicii lui Maxwell - Lorentz. Descrie legile tuturor proceselor fizice la viteze apropiate de viteza luminii, dar fără a ține cont de câmpul gravitațional. Cu o scădere a vitezei de mișcare, se reduce la mecanica clasică, care se dovedește a fi cazul său particular. Punctul de plecare al acestei teorii a fost principiul relativității, din care rezultă că între repaus și mișcare – dacă este uniformă și rectilinie – nu există nicio diferență fundamentală. Conceptele de odihnă și mișcare capătă sens numai atunci când este indicat un punct de referință. În conformitate cu teoria relativității speciale, care combină spațiul și timpul într-un singur continuum spațiu-timp cu patru dimensiuni, proprietățile spațiu-timp ale corpurilor depind de viteza mișcării lor. Dimensiunile spațiale se reduc în direcția de mișcare atunci când viteza corpurilor se apropie de viteza luminii în vid (300 mii km/s), procesele de timp încetinesc în sistemele cu mișcare rapidă, masa corporală crește.

Fiind în cadrul comoving de referință, adică deplasându-se paralel și la aceeași distanță de cadrul măsurat, aceste efecte, numite relativiste, nu pot fi observate, deoarece toate scările și părțile spațiale utilizate în măsurători se vor schimba exact în același mod. Conform principiului relativității, toate procesele din cadrele de referință inerțiale decurg în același mod. Dar dacă sistemul este non-inerțial, atunci efectele relativiste pot fi observate și modificate. Deci, dacă o navă relativistă imaginară merge către stele îndepărtate, atunci după întoarcerea ei pe Pământ, va trece mai puțin timp în sistemul navei decât pe Pământ, iar această diferență va fi cu atât mai mare, cu cât zborul este mai departe și viteza de nava va fi mai aproape de viteza luminii. Teoria lui Einstein a folosit ca poziție de bază că nimic din Univers nu se poate mișca mai repede decât lumina în vid, iar viteza luminii rămâne constantă pentru toți observatorii, indiferent de viteza propriei mișcări în spațiu.

Articolul „Inerția unui corp depinde de conținutul de energie din el?” a finalizat crearea unei teorii relativiste (din lat. relativus - „relativ”). Aici, pentru prima dată, s-a dovedit legătura dintre masă și energie, în notație modernă - E = mc2. Einstein a scris: „... dacă un corp emite energie E sub formă de radiație, atunci masa lui scade cu E/c2... Masa unui corp este o măsură a energiei conținute în el”. Această descoperire a depășit limitele fizicii, tehnologiei și filosofiei și, până în prezent, determină indirect soarta omenirii. Deci, energia atomică este, strict vorbind, masă transformată în energie.

Apariția unor astfel de lucrări de reper nu i-a adus recunoaștere imediată lui Einstein, el a fost totuși forțat să continue să lucreze în oficiul de brevete. Abia în primăvara anului 1909, Einstein a fost ales profesor de fizică teoretică la Politehnica din Zurich și a putut părăsi biroul. În 1913, omul de știință a fost ales membru al Academiei Prusace de Științe. La Berlin, Einstein a primit condiții favorabile pentru continuarea activității sale științifice. În 1916 a publicat Fundamentele teoriei generale a relativității. Ideile lui Einstein aveau în ochii oamenilor de știință teoreticieni, și cu atât mai mult în propriii lui ochi, nu atât un sens strict practic, cât și filozofic. El a creat o imagine armonioasă a universului.

În 1921, Einstein a primit Premiul Nobel pentru „meritele în domeniul fizicii teoretice și în special pentru descoperirea legii efectului fotoelectric”. Acordarea acestui premiu unui evreu a dus la o creștere bruscă a sentimentului antisemit în Germania. Atacurile asupra lui Einstein s-au intensificat, dar el a continuat activitatea științifică activă, a ținut multe prelegeri publice.

În 1932, fizicianul a plecat într-o altă călătorie în Statele Unite și nu s-a mai întors acasă - Hitler a ajuns la putere acolo, iar geniul de renume mondial nu se aștepta la nimic bun de la el. De atunci, Einstein a lucrat în America. În 1939, el a trimis o scrisoare președintelui Roosevelt prin care îl îndemna să construiască cât mai curând o bombă atomică pentru a elimina monopolul german. Acesta din urmă nu a primit niciodată această armă teribilă, dar proiectul, susținut de guvernul SUA, după cum știți, s-a încheiat „cu succes”, iar Einstein are și el un merit considerabil în acest sens. Cu toate acestea, el a condamnat ferm bombardamentele de la Hiroshima și Nagasaki. Omul de știință a murit la Princeton în 1955. A fost amintit de contemporanii săi nu numai pentru teoria relativității, care, de fapt, este cel puțin aproximativ înțeleasă de un procent nesemnificativ din populația Pământului, ci și pentru excentricitatea și umorul inimitabil.

Cine ar fi crezut că un mic funcționar poștal se va schimbabazele științei vremii sale? Dar asta s-a întâmplat! Teoria relativității a lui Einstein ne-a forțat să reconsiderăm viziunea obișnuită asupra structurii Universului și a deschis noi domenii de cunoaștere științifică.

Majoritatea descoperirilor științifice sunt făcute prin experiment: oamenii de știință își repetă experimentele de multe ori pentru a fi siguri de rezultatele lor. Lucrarea se desfășura de obicei în universități sau laboratoare de cercetare ale marilor companii.

Albert Einstein a schimbat complet imaginea științifică a lumii fără a efectua un singur experiment practic. Singurele lui unelte erau hârtia și stiloul și și-a făcut toate experimentele în cap.

lumină în mișcare

(1879-1955) și-a bazat toate concluziile pe rezultatele unui „experiment de gândire”. Aceste experimente nu puteau fi făcute decât în ​​imaginație.

Vitezele tuturor corpurilor în mișcare sunt relative. Aceasta înseamnă că toate obiectele se mișcă sau rămân staționare doar în raport cu un alt obiect. De exemplu, un om, nemișcat față de Pământ, se rotește în același timp cu Pământul în jurul Soarelui. Sau să presupunem că o persoană merge de-a lungul vagonului unui tren în mișcare în direcția de mișcare cu o viteză de 3 km/h. Trenul se deplasează cu o viteză de 60 km/h. Față de un observator staționar pe sol, viteza unei persoane va fi de 63 km / h - viteza unei persoane plus viteza unui tren. Dacă ar fi fost împotriva mișcării, atunci viteza sa față de un observator staționar ar fi egală cu 57 km / h.

Einstein a susținut că viteza luminii nu poate fi discutată în acest fel. Viteza luminii este întotdeauna constantă, indiferent dacă sursa de lumină se apropie de tine, se îndepărtează de tine sau stă nemișcată.

Cu cât mai repede, cu atât mai puțin

De la bun început, Einstein a făcut câteva presupuneri surprinzătoare. El a susținut că, dacă viteza unui obiect se apropie de viteza luminii, dimensiunile acestuia scad, în timp ce masa lui, dimpotrivă, crește. Niciun corp nu poate fi accelerat la o viteză egală sau mai mare decât viteza luminii.

Cealaltă concluzie a lui era și mai surprinzătoare și părea să fie contrară bunului simț. Imaginați-vă că dintre doi gemeni, unul a rămas pe Pământ, în timp ce celălalt a călătorit prin spațiu cu o viteză apropiată de viteza luminii. Au trecut 70 de ani de la lansarea pe Pământ. Conform teoriei lui Einstein, timpul curge mai lent la bordul navei și acolo au trecut doar zece ani, de exemplu. Se dovedește că unul dintre gemenii care au rămas pe Pământ a devenit cu șaizeci de ani mai în vârstă decât al doilea. Acest efect se numește „ paradoxul gemenilor". Sună incredibil, dar experimentele de laborator au confirmat că dilatarea timpului la viteze apropiate de viteza luminii există cu adevărat.

Retragere fără milă

Teoria lui Einstein include și celebra formulă E=mc 2, unde E este energia, m este masa și c este viteza luminii. Einstein a susținut că masa poate fi transformată în energie pură. Ca urmare a aplicării acestei descoperiri în viața practică, a apărut energia atomică și bomba nucleară.


Einstein a fost un teoretician. Experimentele care trebuiau să dovedească corectitudinea teoriei sale, le-a lăsat altora. Multe dintre aceste experimente nu au putut fi făcute până când nu au fost disponibile instrumente de măsurare suficient de precise.

Fapte și evenimente

  • A fost efectuat următorul experiment: un avion, pe care a fost setat un ceas foarte precis, a decolat și, după ce a zburat în jurul Pământului cu viteză mare, s-a scufundat în același punct. Ceasul de la bordul aeronavei era cu o mică fracțiune de secundă în urma ceasului rămas pe Pământ.
  • Dacă o minge este scăpată într-un lift care cade cu accelerație în cădere liberă, atunci mingea nu va cădea, ci, așa cum ar fi, va atârna în aer. Acest lucru se datorează faptului că mingea și liftul cad cu aceeași viteză.
  • Einstein a demonstrat că gravitația afectează proprietățile geometrice ale spațiului-timp, care, la rândul său, afectează mișcarea corpurilor în acest spațiu. Deci, două corpuri care au început să se miște paralel unul cu celălalt se vor întâlni în cele din urmă la un moment dat.

Curbarea timpului și a spațiului

Zece ani mai târziu, în 1915-1916, Einstein a dezvoltat o nouă teorie a gravitației, pe care a numit-o relativitatea generală. El a susținut că accelerația (modificarea vitezei) acționează asupra corpurilor în același mod ca forța gravitației. Astronautul nu poate determina prin propriile senzații dacă este atras de o planetă mare sau dacă racheta a început să încetinească.


Dacă nava accelerează la o viteză apropiată de viteza luminii, atunci ceasul de pe ea încetinește. Cu cât nava se mișcă mai repede, cu atât ceasul merge mai încet.

Diferențele sale față de teoria newtoniană a gravitației se manifestă în studiul obiectelor spațiale cu o masă uriașă, cum ar fi planetele sau stelele. Experimentele au confirmat curbura razelor de lumină care trec în apropierea corpurilor cu o masă mare. În principiu, un câmp gravitațional atât de puternic este posibil încât lumina să nu depășească el. Acest fenomen se numește „ gaură neagră". „Găurile negre” par să fi fost găsite în unele sisteme stelare.

Newton a susținut că orbitele planetelor în jurul Soarelui sunt fixe. Teoria lui Einstein prezice o rotație suplimentară lentă a orbitelor planetelor asociată cu prezența câmpului gravitațional al Soarelui. Predicția a fost confirmată experimental. A fost cu adevărat o descoperire de hotar. Legea gravitației universale a lui Sir Isaac Newton a fost modificată.

Începutul cursei înarmărilor

Lucrarea lui Einstein a dat cheia multor mistere ale naturii. Ei au influențat dezvoltarea multor ramuri ale fizicii, de la fizica particulelor elementare la astronomie - știința structurii universului.

Einstein în viața sa a fost angajat nu numai în teorie. În 1914 a devenit director al Institutului de Fizică din Berlin. În 1933, când naziștii au ajuns la putere în Germania, el, ca evreu, a trebuit să părăsească această țară. S-a mutat în SUA.

În 1939, în ciuda faptului că s-a opus războiului, Einstein a scris o scrisoare președintelui Roosevelt în care îl avertizează că este posibil să se producă o bombă cu o putere distructivă extraordinară și că Germania nazistă a început deja să dezvolte o astfel de bombă. Președintele a dat ordin de începere a lucrărilor. Aceasta a marcat începutul unei curse înarmărilor.

A explicat regularitatea mișcării a două obiecte unul față de celălalt în același sistem de coordonate în condițiile unei viteze constante și uniformității mediului extern.

Fundamentarea fundamentală a SRT sa bazat pe două componente:

  1. Date analitice obținute empiric. La observarea corpurilor în mișcare într-o paralelă structurală, au fost determinate natura mișcării lor, diferențele semnificative și caracteristicile;
  2. Determinarea parametrilor de viteza. Singura valoare neschimbabilă a fost luată ca bază - „viteza luminii”, care este egală cu 3 * 10 ^ 8 m / s.

Calea formării Teoriei relativității

Apariția teoriei relativității a devenit posibilă datorită lucrărilor științifice ale lui Albert Einstein, care a putut explica și dovedi diferența de percepție a spațiului și timpului în funcție de poziția observatorului și de viteza de mișcare a obiectelor. Cum s-a întâmplat?

La mijlocul secolului al XVIII-lea, o structură misterioasă numită eter a devenit o bază cheie pentru cercetare. Conform datelor preliminare și concluziilor grupului științific, această substanță este capabilă să pătrundă prin orice straturi fără a le afecta viteza. De asemenea, s-a sugerat că schimbările în percepția externă a vitezei schimbă însăși viteza luminii (știința modernă și-a dovedit constanța).

Albert Einstein, după ce a studiat aceste date, a respins complet doctrina eterului și a îndrăznit să sugereze că viteza luminii este o mărime determinantă care nu depinde de factori externi. Potrivit acestuia, se schimbă doar percepția vizuală, dar nu și esența proceselor în desfășurare. Mai târziu, pentru a-și demonstra convingerile, Einstein a efectuat un experiment diferențiat care a dovedit validitatea acestei abordări.

Principala caracteristică a studiului a fost introducerea factorului uman. Mai multe persoane au fost rugate să se deplaseze din punctul A în punctul B în paralel, dar cu viteze diferite. Ajunși la punctul de plecare, acești oameni au fost rugați să descrie ceea ce au văzut în jur și impresia lor despre proces. Fiecare persoană din grupul selectat a făcut propriile concluzii și rezultatul nu s-a potrivit. După ce s-a repetat aceeași experiență, dar oamenii s-au mișcat cu aceeași viteză și în aceeași direcție, părerea participanților la experiment a devenit similară. Astfel, rezultatul final a fost rezumat și Teoria lui Einstein a găsit o confirmare sigură.

A doua etapă în dezvoltarea SRT este doctrina continuumului spațiu-timp

Baza doctrinei continuumului spațiu-timp a fost firul de legătură dintre direcția de mișcare a unui obiect, viteza și masa acestuia. Un astfel de „cârlig” pentru cercetări ulterioare a fost oferit de primul experiment demonstrativ de succes realizat cu participarea observatorilor din afară.

Universul material există în trei faze de direcție de măsurare: dreapta-stânga, sus-jos, înainte-înapoi. Dacă adăugați la ele o măsură constantă a timpului („viteza luminii”) menționată anterior, obțineți definiția continuumului spațiu-timp.

Ce rol joacă fracția de masă a obiectului măsurat în acest proces? Toți școlarii și elevii sunt familiarizați cu formula fizică E \u003d m * c², în care: E este energie, m este masa corporală, c este viteza. Conform legii de aplicare a acestei formule, masa corpului crește semnificativ datorită creșterii vitezei luminii. Rezultă de aici că, cu cât viteza este mai mare, cu atât masa obiectului original va fi mai mare în oricare dintre direcțiile de mișcare. Iar continuumul spațiu-timp dictează doar ordinea creșterii și expansiunii, volumul spațiului (când vine vorba de particule elementare, pe care sunt construite toate corpurile fizice).

Dovadă a acestei abordări au fost prototipurile cu care oamenii de știință au încercat să atingă viteza luminii. Ei au văzut clar că, odată cu creșterea artificială a greutății corporale, devine din ce în ce mai dificil să se obțină accelerația dorită. Acest lucru a necesitat o sursă constantă inepuizabilă de energie, care pur și simplu nu există în natură. După primirea concluziei Teoria lui Albert Einstein a fost pe deplin dovedită.

Studiul teoriei relativității necesită o înțelegere semnificativă a proceselor fizice și a fundamentelor analizei matematice, care au loc în liceu și în primii ani de școli profesionale tehnice, instituții de învățământ superior de profil tehnic. Fără a prezenta elementele de bază, pur și simplu nu este posibil să stăpânești informațiile complete și să apreciezi importanța cercetării unui fizician strălucit.