SRT, TOE - näiden lyhenteiden alla piilee termi "suhteellisuusteoria", joka on tuttu melkein kaikille. Kaikki voidaan selittää yksinkertaisella kielellä, jopa neron lausunto, joten älä ole epätoivoinen, jos et muista koulun fysiikan kurssia, koska itse asiassa kaikki on paljon yksinkertaisempaa kuin miltä näyttää.
Teorian synty
Joten, aloitetaan kurssi "Suhteellisuusteoria dummiesille". Albert Einstein julkaisi työnsä vuonna 1905 ja se herätti kohua tutkijoiden keskuudessa. Tämä teoria peitti lähes kokonaan monet viime vuosisadan fysiikan aukot ja epäjohdonmukaisuudet, mutta lisäksi se käänsi ajatuksen tilasta ja ajasta ylösalaisin. Aikalaisten oli vaikea uskoa moniin Einsteinin lausuntoihin, mutta kokeet ja tutkimukset vain vahvistivat suuren tiedemiehen sanat.
Einsteinin suhteellisuusteoria selitti yksinkertaisesti sen, minkä kanssa ihmiset olivat kamppailleet vuosisatojen ajan. Sitä voidaan kutsua kaiken modernin fysiikan perustaksi. Ennen kuin jatkamme puhumista suhteellisuusteoriasta, meidän pitäisi kuitenkinselventää ehtokysymystä. Varmasti monet populaaritieteellisiä artikkeleita lukiessaan ovat törmänneet kahteen lyhenteeseen: SRT ja GRT. Itse asiassa ne tarkoittavat hieman erilaisia käsitteitä. Ensimmäinen on erityinen suhteellisuusteoria, ja toinen tarkoittaa "yleistä suhteellisuusteoriaa".
Yksinkertaisesti monimutkainen
SRT on vanhempi teoria, josta tuli myöhemmin osa GR:ää. Se voi ottaa huomioon vain tasaisella nopeudella liikkuvien esineiden fyysiset prosessit. Yleinen teoria voi kuvata, mitä tapahtuu kiihtyville kohteille, ja myös selittää, miksi gravitonihiukkaset ja painovoima ovat olemassa.
Jos sinun on kuvattava liikettä ja mekaniikan lakeja sekä tilan ja ajan suhdetta lähestyttäessä valonnopeutta - tämä voidaan tehdä erityisellä suhteellisuusteorialla. Yksinkertaisesti sanottuna se voidaan selittää seuraavasti: esimerkiksi ystävät tulevaisuudesta antoivat sinulle avaruusaluksen, joka voi lentää suurella nopeudella. Avaruusaluksen kärjessä on tykki, joka pystyy ampumaan kaiken edessä olevan fotoneilla.
Kun laukaus ammutaan alukseen nähden, nämä hiukkaset lentävät valon nopeudella, mutta loogisesti katsoen paikallaan olevan tarkkailijan pitäisi nähdä kahden nopeuden (fotonit itse ja laiva) summa. Mutta ei mitään sellaista. Tarkkailija näkee fotoneja liikkuvan nopeudella 300 000 m/s, ikään kuin aluksen nopeus olisi nolla.
Asia on, että riippumatta siitä, kuinka nopeasti kohde liikkuu, valonnopeus on sille vakioarvo.
Tämäväite on perusta hämmästyttäville loogisille johtopäätöksille, kuten hidastumiselle ja ajan vääristymille, riippuen kohteen massasta ja nopeudesta. Monet science fiction -elokuvat ja -sarjat perustuvat tähän.
Yleinen suhteellisuusteoria
Laajempi yleinen suhteellisuusteoria voidaan selittää yksinkertaisin sanoin. Aluksi meidän pitäisi ottaa huomioon se tosiasia, että tilamme on neliulotteinen. Aika ja avaruus yhdistyvät sellaiseksi "subjektiksi" kuin "avaruus-aikajatkumous". Avaruudessamme on neljä koordinaattiakselia: x, y, z ja t.
Mutta ihmiset eivät voi suoraan havaita neljää ulottuvuutta, aivan kuten kaksiulotteisessa maailmassa asuva hypoteettinen litteä ihminen ei pysty katsomaan ylöspäin. Itse asiassa maailmamme on vain neliulotteisen avaruuden projektio kolmiulotteiseksi avaruuteen.
Mielenkiintoinen tosiasia on, että yleisen suhteellisuusteorian mukaan kappaleet eivät muutu liikkuessaan. Neliulotteisen maailman esineet ovat itse asiassa aina muuttumattomia, ja vain niiden projektiot muuttuvat liikkuessaan, minkä näemme ajan vääristymisenä, koon pienentymisenä tai kasvuna ja niin edelleen.
Hissikokeilu
Suhteellisuusteoria voidaan selittää yksinkertaisesti pienen ajatuskokeen avulla. Kuvittele, että olet hississä. Mökki alkoi liikkua ja olit painottomassa tilassa. Mitä tapahtui? Syitä voi olla kaksi: joko hissi on sisälläavaruudessa tai on vapaassa pudotuksessa planeetan painovoiman vaikutuksesta. Mielenkiintoisinta on, että painottomuuden syytä on mahdotonta selvittää, jos hissin hytistä ei ole mahdollista katsoa ulos, eli molemmat prosessit näyttävät sam alta.
Ehkä Albert Einstein tuli samanlaisen ajatuskokeen jälkeen siihen tulokseen, että jos näitä kahta tilannetta ei voida erottaa toisistaan, niin itse asiassa painovoiman vaikutuksesta oleva keho ei kiihdy, se on tasaista liikettä. joka on kaareva massiivisen kappaleen (tässä tapauksessa planeettojen) vaikutuksesta. Siten kiihdytetty liike on vain tasaisen liikkeen projektio kolmiulotteiseen avaruuteen.
Havainnollistava esimerkki
Toinen hyvä esimerkki aiheesta "Relativity for Dummies". Se ei ole täysin oikein, mutta se on hyvin yksinkertainen ja selkeä. Jos jokin esine asetetaan venytetylle kankaalle, se muodostaa "poikkeutuksen", "suppilon" sen alle. Kaikki pienemmät kappaleet joutuvat vääristämään lentorataa avaruuden uuden kaarevuuden mukaan, ja jos keholla on vähän energiaa, se ei ehkä ylitä tätä suppiloa ollenkaan. Kuitenkin itse liikkuvan kohteen näkökulmasta lentorata pysyy suorana, he eivät tunne tilan kaarevuutta.
Gravity "alennettu"
Yleisen suhteellisuusteorian myötä painovoima on lakannut olemasta voima ja on nyt tyytyväinen ajatuksen ja tilan kaarevuuden yksinkertaisen seurauksen asemaan. Yleinen suhteellisuusteoria voi näyttää fantastiselta, mutta se toimiiversio ja vahvistettu kokeilla.
Monet uskomattomilta vaikuttavat asiat maailmassamme voidaan selittää suhteellisuusteorialla. Yksinkertaisesti sanottuna tällaisia asioita kutsutaan yleisen suhteellisuusteorian seurauksiksi. Esimerkiksi massiivisista kappaleista lähietäisyydeltä lentävät valonsäteet taipuvat. Lisäksi monet esineet kaukaisesta avaruudesta ovat piilossa toistensa takana, mutta johtuen siitä, että valonsäteet kiertävät muita kappaleita, näennäisesti näkymättömät esineet ovat katseemme (tarkemmin sanoen kaukoputken katseen) ulottuvilla. Se on kuin katsoisi seinien läpi.
Mitä suurempi painovoima, sitä hitaammin aika virtaa kohteen pinnalla. Tämä ei koske vain massiivisia kappaleita, kuten neutronitähtiä tai mustia aukkoja. Aikalaajentumisen vaikutus on havaittavissa jopa maan päällä. Esimerkiksi satelliittinavigointilaitteet on varustettu tarkimmilla atomikelloilla. Ne ovat planeettamme kiertoradalla, ja aika tikittää siellä hieman nopeammin. Sekunnin sadasosat vuorokaudessa muodostavat luvun, joka antaa jopa 10 kilometriä virhettä maan reitin laskennassa. Suhteellisuusteorian avulla voimme laskea tämän virheen.
Yksinkertaisesti sanottuna voimme sanoa tämän: yleinen suhteellisuusteoria on monien nykyaikaisten teknologioiden perusta, ja Einsteinin ansiosta voimme helposti löytää pizzerian ja kirjaston tuntematon alue.
