Klassikaline füüsika on seisukohal, et iga vaatleja, olenemata asukohast, saab aja ja ulatuse mõõtmisel samad tulemused. Relatiivsusteooria põhimõte ütleb, et vaatlejad võivad saada erinevaid tulemusi ja selliseid moonutusi nimetatakse "relativistlikeks efektideks". Valguse kiirusele lähenedes nihkub Newtoni füüsika kõrvale.
Valguse kiirus
Teadlane A. Michelson, kes mõõtis valguse kiirust 1881. aastal, mõistis, et need tulemused ei sõltu kiirusest, millega kiirgusallikas liigub. Koos E. V. Morley Michelson viis 1887. aastal läbi järjekordse eksperimendi, mille järel sai kogu maailmale selgeks: ükskõik, mis suunas mõõdetakse, on valguse kiirus kõikjal ja alati sama. Nende uuringute tulemused olid vastuolus tolleaegse füüsika ideedega, sest kui valgus liigub teatud keskkonnas (eetris) ja planeet liigub samas keskkonnas, ei saa mõõtmised eri suundades olla samad.
Hiljem sai prantsuse matemaatik, füüsik ja astronoom Jules Henri Poincaré üks relatiivsusteooria rajajaid. Ta töötas välja Lorentzi teooria, mille kohaselt olemasoleveeter on liikumatu, mistõttu valguse kiirus selle suhtes ei sõltu allika kiirusest. Liikuvates tugisüsteemides tehakse Lorentzi, mitte Galilei teisendusi (seni Newtoni mehaanikas aktsepteeriti Galilei teisendusi). Nüüdsest on Galilei teisendustest saanud Lorentzi teisenduste erijuhtum, kui nad liiguvad väikese (võrreldes valguse kiirusega) kiirusega teise inertsiaalsesse tugiraamistikku.
Eetri kaotamine
Pikkuse kokkutõmbumise, mida nimetatakse ka Lorentzi kokkutõmbumiseks, relativistlik efekt seisneb selles, et vaatleja jaoks on tema suhtes liikuvate objektide pikkus lühem.
Albert Einstein andis olulise panuse relatiivsusteooriasse. Ta kaotas täielikult mõiste "eeter", mis oli kuni selle ajani kõigi füüsikute arutlustes ja arvutustes olemas, ning ta kandis kõik ruumi ja aja omaduste mõisted üle kinemaatikasse.
Pärast Einsteini töö avaldamist ei lõpetanud Poincaré mitte ainult sellel teemal teaduslike tööde kirjutamist, vaid ei maininud ka oma kolleegi nime üheski oma töös, välja arvatud ainsas viitejuhtumi teooriale. fotoelektriline efekt. Poincare jätkas arutlemist eetri omaduste üle, eitades kategooriliselt kõiki Einsteini publikatsioone, kuigi samal ajal kohtles ta suurimat teadlast austusega ja andis talle isegi hiilgava iseloomustuse, kui Zürichi Kõrgema Polütehnilise Kooli administratsioon soovis Einsteini kutsuda. saada õppeasutuse professoriks.
relatiivsusteooria
Isegi paljud neist, kes on füüsika ja matemaatikaga, vähem alt üldiselt, täiesti vastuolus, mis on relatiivsusteooria, sest see on võib-olla kõige kuulsam teaduslikest teooriatest. Selle postulaadid hävitavad tavapäraseid ideid aja ja ruumi kohta ning kuigi kõik koolilapsed õpivad relatiivsusteooriat, ei piisa selle terviklikuks mõistmiseks pelg alt valemite tundmisest.
Aja dilatatsiooni mõju testiti katses ülehelikiirusega lennukiga. Pardal olevad täpsed aatomkellad hakkasid pärast naasmist sekundi murdosa võrra maha jääma. Kui on kaks vaatlejat, kellest üks seisab paigal ja teine liigub esimesega võrreldes teatud kiirusega, läheb paigal oleva vaatleja aeg kiiremini ja liikuval objektil kestab minut veidi. kauem. Kui aga liikuv vaatleja otsustab tagasi minna ja kellaaega kontrollida, selgub, et tema kell näitab veidi vähem kui esimene. See tähendab, et olles läbinud ruumi mastaabis palju suurema vahemaa, "elas" ta liikudes vähem aega.
Relativistlikud mõjud elus
Paljud usuvad, et relativistlikke efekte saab jälgida ainult siis, kui valguse kiirus on saavutatud või sellele lähenev, ja see on tõsi, kuid te saate neid jälgida mitte ainult oma kosmoselaeva hajutades. Teadusajakirja Physical Review Letters lehekülgedelt saab lugeda rootslaste teoreetilisest tööst.teadlased. Nad kirjutasid, et relativistlikud efektid esinevad isegi lihtsas autoakus. Protsess on võimalik tänu pliiaatomite elektronide kiirele liikumisele (muide, need on enamiku klemmide pinge põhjuseks). See seletab ka seda, miks vaatamata plii- ja tina sarnasustele tinapõhised akud ei tööta.
Fancy Metals
Elektronite pöörlemiskiirus aatomites on üsna väike, seega relatiivsusteooria lihts alt ei tööta, kuid on ka erandeid. Kui liikuda mööda perioodilisustabelit aina kaugemale, saab selgeks, et selles on päris palju pliist raskemaid elemente. Suurt tuumade massi tasakaalustatakse elektronide kiiruse suurendamisega ja see võib läheneda isegi valguse kiirusele.
Kui vaatleme seda aspekti relatiivsusteooria poolelt, saab selgeks, et elektronidel peab sel juhul olema tohutu mass. See on ainus viis nurkimpulsi säilitamiseks, kuid orbitaal kahaneb raadiuse järgi ja seda on tõepoolest täheldatud raskmetallide aatomite puhul, kuid "aeglaste" elektronide orbitaalid ei muutu. Seda relativistlikku efekti täheldatakse mõnede s-orbitaalide metallide aatomites, millel on korrapärane sfääriliselt sümmeetriline kuju. Arvatakse, et relatiivsusteooria tulemusena on elavhõbedal toatemperatuuril vedel agregatsiooni olek.
Kosmosereisid
Kosmoses olevad objektid on üksteisest eemalsuurte vahemaade tagant ja isegi valguse kiirusel liikudes kulub nende ületamiseks väga kaua aega. Näiteks meile lähima tähe Alpha Centaurini jõudmiseks kulub valguse kiirusega kosmoseaparaadil neli aastat ja meie naabergalaktikasse, Suure Magellani pilveni, 160 000 aastat.
Alpha Centaurile ja tagasi on ikka võimalik lennata, sest selleks kulub vaid kaheksa aastat ning laevaelanikel, kes tunnevad aja dilatatsiooni mõju, on see periood palju väiksem, kuid naabergalaktikasse reisilt naastes avastavad astronaudid, et nende sünnimaal on planeedil möödunud kolmsada kakskümmend tuhat aastat ja inimtsivilisatsioon võib olla juba ammu olemast lakanud. Seega võimaldavad relativistlikud efektid inimestel ajas rännata. Seda peetakse üheks kosmoseuuringute peamiseks probleemiks, sest mis mõtet on vallutada avakosmost, kui pole enam võimalust tagasi pöörduda?
Muud tegevused
Lisaks kuulsale ajadilatatsioonile on olemas ka relativistlik Doppleri efekt, mille kohaselt kui lainete allikas hakkab liikuma, siis selle liikumise suunas levivaid laineid tajub vaatleja "kokkusurutuna", ja lainepikkuse eemaldamise suunas suurendatakse.
See nähtus on tüüpiline mis tahes lainetele, seega võib seda igapäevaelus heli näitel jälgida. Helilaine vähenemist tajub inimkõrv kui tooni tõusu. Niisiis,kui kaugelt kostub rongi või auto signaali, on see madalam ja kui rong möödub häält tehes vaatlejast, on selle kõrgus lähenemise hetkel kõrgem, kuid niipea, kui objektid võrdsustuvad ja rong hakkab eemalduma, muutub toon järsult madalamaks ja edasi läheb madalamatel nootidel.
Need relativistlikud efektid tulenevad vastuvõtja ja allika liikumisel toimuva sageduse muutumise klassikalisest analoogist, samuti relativistlikust ajadilatatsioonist.
Magnetismist
Muuhulgas arutlevad kaasaegsed füüsikud üha enam magnetvälja kui relativistliku efekti üle. Selle tõlgenduse kohaselt ei ole magnetväli iseseisev füüsiline materiaalne üksus, see pole isegi üks elektromagnetvälja ilmingutest. Magnetväli on relatiivsusteooria seisukoh alt lihts alt protsess, mis toimub ruumis punktlaengute ümber elektrivälja ülekande tõttu.
Selle teooria pooldajad usuvad, et kui C (valguse kiirus vaakumis) oleks lõpmatu, oleks vastastikmõjude levimine kiiruses samuti piiramatu ja selle tulemusena ei saaks tekkida magnetismi ilminguid.
