Klasikinė fizika laikosi nuomonės, kad bet kuris stebėtojas, nepriklausomai nuo vietos, gaus tuos pačius laiko ir masto matavimo rezultatus. Reliatyvumo principas teigia, kad stebėtojai gali gauti skirtingus rezultatus, o tokie iškraipymai vadinami „reliatyvistiniais efektais“. Artėjant šviesos greičiui, Niutono fizika nukrypsta į šalį.
Šviesos greitis
Mokslininkas A. Michelsonas, 1881 m. išmatavęs šviesos greitį, suprato, kad šie rezultatai nepriklausys nuo spinduliuotės š altinio judėjimo greičio. Kartu su E. V. Morley Michelsonas 1887 metais atliko dar vieną eksperimentą, po kurio visam pasauliui tapo aišku: kad ir kuria kryptimi būtų matuojamas, šviesos greitis visur ir visada vienodas. Šių tyrimų rezultatai prieštaravo to meto fizikos idėjoms, nes jei šviesa juda tam tikroje terpėje (eteryje), o planeta juda toje pačioje terpėje, matavimai skirtingomis kryptimis negali būti vienodi.
Vėliau prancūzų matematikas, fizikas ir astronomas Žiulis Anri Puankarė tapo vienu iš reliatyvumo teorijos pradininkų. Jis sukūrė Lorenco teoriją, pagal kurią esamaeteris yra nejudantis, todėl šviesos greitis jo atžvilgiu nepriklauso nuo š altinio greičio. Judančiose atskaitos sistemose atliekamos Lorenco, o ne Galilėjaus transformacijos (lig tol Niutono mechanikoje buvo priimtos Galilėjaus transformacijos). Nuo šiol Galilėjaus transformacijos tapo ypatingu Lorenco transformacijų atveju, kai mažu (lyginant su šviesos greičiu) greičiu pereinama į kitą inercinę atskaitos sistemą.
Eterio panaikinimas
Reliatyvistinis ilgio susitraukimo efektas, dar vadinamas Lorenco susitraukimu, yra tas, kad stebėtojui judantys objektai bus trumpesni.
Albertas Einšteinas įnešė svarų indėlį į reliatyvumo teoriją. Jis visiškai panaikino tokį terminą kaip "eteris", kuris iki tol buvo visų fizikų samprotavimuose ir skaičiavimuose, ir visas erdvės ir laiko savybių sąvokas perkėlė į kinematiką.
Paskelbus Einšteino darbą, Puankarė ne tik nustojo rašyti mokslinius straipsnius šia tema, bet ir nepaminėjo kolegos pavardės nė viename savo darbe, išskyrus vienintelį atvejį, kai buvo nuoroda į teoriją fotoelektrinis efektas. Poincare'as toliau diskutavo apie eterio savybes, kategoriškai neigdamas bet kokias Einšteino publikacijas, nors tuo pat metu su didžiausiu mokslininku elgėsi pagarbiai ir net davė jam puikų liudijimą, kai Ciuricho aukštosios politechnikos mokyklos administracija norėjo pakviesti Einšteiną. tapti mokymo įstaigos profesoriumi.
Reliatyvumas
Net daugelis tų, kurie visiškai prieštarauja fizikai ir matematikai, bent jau bendrais bruožais, kas yra reliatyvumo teorija, nes tai bene garsiausia iš mokslinių teorijų. Jo postulatai griauna įprastas idėjas apie laiką ir erdvę, ir nors visi moksleiviai studijuoja reliatyvumo teoriją, nepakanka vien žinoti formules, kad ją suprastume iki galo.
Laiko išsiplėtimo poveikis buvo išbandytas atliekant eksperimentą su viršgarsiniu orlaiviu. Tikslūs atominiai laikrodžiai laive grįžus ėmė atsilikti sekundės dalimi. Jei yra du stebėtojai, vienas iš kurių stovi vietoje, o antrasis juda tam tikru greičiu, palyginti su pirmuoju, stovinčio stebėtojo laikas praeis greičiau, o judančiam objektui minutė truks šiek tiek ilgiau. Tačiau jei judantis stebėtojas nuspręs grįžti atgal ir patikrinti laiką, paaiškės, kad jo laikrodis rodo kiek mažiau nei pirmasis. Tai yra, nuvažiavęs daug didesnį atstumą erdvės mastu, jis „gyveno“mažiau laiko judėdamas.
Reliatyvistinis poveikis gyvenime
Daugelis mano, kad reliatyvistinius efektus galima pastebėti tik pasiekus šviesos greitį arba artėjant prie jo, ir tai tiesa, tačiau juos stebėti galite ne tik išsklaidę savo erdvėlaivį. Mokslinio žurnalo „Physical Review Letters“puslapiuose galite pasiskaityti apie švedų teorinius darbus.mokslininkai. Jie rašė, kad reliatyvistiniai efektai yra net ir paprasto automobilio akumuliatoriuje. Procesas įmanomas dėl greito švino atomų elektronų judėjimo (beje, jie yra didžiosios dalies įtampos gnybtuose priežastis). Tai taip pat paaiškina, kodėl, nepaisant švino ir alavo panašumų, alavo baterijos neveikia.
Fancy Metals
Elektronų sukimosi greitis atomuose yra gana mažas, todėl reliatyvumo teorija tiesiog neveikia, tačiau yra keletas išimčių. Jei periodine lentele judate vis toliau, tampa aišku, kad joje yra nemažai elementų, sunkesnių už šviną. Didelė branduolių masė subalansuojama didinant elektronų greitį ir netgi gali priartėti prie šviesos greičio.
Jei panagrinėsime šį aspektą iš reliatyvumo teorijos pusės, paaiškės, kad šiuo atveju elektronai turi turėti didžiulę masę. Tai vienintelis būdas išsaugoti kampinį impulsą, tačiau orbita susitrauks išilgai spindulio, ir tai tikrai pastebima sunkiųjų metalų atomuose, tačiau „lėtųjų“elektronų orbitalės nesikeičia. Šis reliatyvistinis efektas pastebimas kai kurių metalų atomuose s-orbitalėse, kurios turi taisyklingą, sferiškai simetrišką formą. Manoma, kad dėl reliatyvumo teorijos gyvsidabrio agregacija kambario temperatūroje yra skysta.
Kelionės į kosmosą
Objektai erdvėje yra vienas nuo kitodideliais atstumais ir net judant šviesos greičiu prireiks labai daug laiko juos įveikti. Pavyzdžiui, norint pasiekti artimiausią mums žvaigždę Alfą Kentaurį, šviesos greičio erdvėlaiviui prireiks ketverių metų, o kaimyninę galaktiką, Didįjį Magelano debesį, pasiekti prireiks 160 000 metų.
Iš Alfa Kentaurį ir atgal dar galima skristi, nes tai užtruks tik aštuonerius metus, o laivo gyventojams, jaučiantiems laiko išsiplėtimo efektą, šis laikotarpis bus daug mažesnis, bet grįžę iš kelionės į kaimyninę galaktiką, astronautai pastebės, kad jų gimtojoje planetoje praėjo trys šimtai dvidešimt tūkstančių metų, o žmonių civilizacija galėjo nustoti egzistavusi jau seniai. Taigi, reliatyvistiniai efektai leidžia žmonėms keliauti laiku. Tai laikoma viena iš pagrindinių kosmoso tyrinėjimo problemų, nes kokia prasmė užkariauti kosminę erdvę, jei nėra galimybės grįžti?
Kita veikla
Be garsiojo laiko išsiplėtimo, yra ir reliatyvistinis Doplerio efektas, pagal kurį bangų š altiniui pradėjus judėti, bangas, sklindančias link šio judėjimo, stebėtojas suvoks kaip „suspaustas“, o link bangos ilgio pašalinimo bus padidintas.
Šis reiškinys būdingas bet kokioms bangoms, todėl jį galima pastebėti garso pavyzdyje kasdieniame gyvenime. Garso bangos sumažėjimą žmogaus ausis suvokia kaip tono padidėjimą. Taigi,kai iš tolo pasigirsta traukinio ar automobilio signalas, jis yra žemesnis, o jei traukinys praeina pro stebėtoją, skleisdamas garsą, tada artėjimo momentu jo aukštis bus didesnis, bet kai tik objektai susilygins ir traukinys pradeda tolti, tonas smarkiai sumažės ir toliau skambės žemesnėmis natomis.
Šie reliatyvistiniai efektai atsiranda dėl klasikinio dažnio pokyčio, kai imtuvas ir š altinis juda, analogo, taip pat dėl reliatyvistinio laiko išsiplėtimo.
Apie magnetizmą
Be kitų dalykų, šiuolaikiniai fizikai vis dažniau diskutuoja apie magnetinį lauką kaip apie reliatyvistinį efektą. Pagal šį aiškinimą magnetinis laukas nėra savarankiška fizinė materiali esybė, tai net nėra viena iš elektromagnetinio lauko apraiškų. Magnetinis laukas reliatyvumo teorijos požiūriu yra tik procesas, vykstantis erdvėje aplink taškinius krūvius dėl elektrinio lauko perdavimo.
Šios teorijos šalininkai mano, kad jei C (šviesos greitis vakuume) būtų begalinis, tada sąveikos sklidimas greičiu taip pat būtų neribotas ir dėl to negalėtų atsirasti jokių magnetizmo apraiškų.
