SRT, TOE – po šiais sutrumpinimais slypi terminas „reliatyvumo teorija“, pažįstamas beveik visiems. Viską galima paaiškinti paprasta kalba, net ir genijaus pareiškimą, todėl nenusiminkite, jei neprisimenate mokyklinio fizikos kurso, nes iš tikrųjų viskas daug paprasčiau nei atrodo.
Teorijos gimimas
Taigi, pradėkime kursą „Reliatyvumo teorija manekenams“. Albertas Einšteinas paskelbė savo darbą 1905 m. ir sukėlė mokslininkų ažiotažą. Ši teorija beveik visiškai apėmė daugelį praėjusio amžiaus fizikos spragų ir neatitikimų, tačiau, be to, apvertė erdvės ir laiko idėją aukštyn kojomis. Amžininkams buvo sunku patikėti daugeliu Einšteino teiginių, tačiau eksperimentai ir tyrimai tik patvirtino didžiojo mokslininko žodžius.
Einšteino reliatyvumo teorija paprastai paaiškino, su kuo žmonės kovojo šimtmečius. Tai galima vadinti visos šiuolaikinės fizikos pagrindu. Tačiau prieš pradėdami kalbėti apie reliatyvumo teoriją, turėtumeišsiaiškinti terminų klausimą. Tikrai daugelis, skaitydami populiarius mokslo straipsnius, susidūrė su dviem santrumpos: SRT ir GRT. Tiesą sakant, jie reiškia šiek tiek skirtingas sąvokas. Pirmoji yra specialioji reliatyvumo teorija, o antroji reiškia „bendrąjį reliatyvumą“.
Tiesiog sudėtinga
SRT yra senesnė teorija, kuri vėliau tapo GR dalimi. Jis gali atsižvelgti tik į fizinius procesus objektams, judantiems vienodu greičiu. Bendroji teorija gali apibūdinti, kas atsitinka su greitėjančiais objektais, ir paaiškinti, kodėl egzistuoja gravitoninės dalelės ir gravitacija.
Jei reikia apibūdinti judėjimą ir mechanikos dėsnius, taip pat erdvės ir laiko santykį artėjant prie šviesos greičio – tai gali padaryti specialioji reliatyvumo teorija. Paprastais žodžiais tariant, tai galima paaiškinti taip: pavyzdžiui, draugai iš ateities jums padovanojo erdvėlaivį, galintį skristi dideliu greičiu. Ant erdvėlaivio nosies yra patranka, galinti fotonais šaudyti į viską, kas yra priešais.
Kai iššaunamas šūvis, palyginti su laivu, šios dalelės skrenda šviesos greičiu, bet, logiškai mąstant, nejudantis stebėtojas turėtų matyti dviejų greičių (pačių fotonų ir laivo) sumą. Bet nieko tokio. Stebėtojas matys fotonus, judančius 300 000 m/s greičiu, tarsi laivo greitis būtų lygus nuliui.
Reikalas ta, kad nesvarbu, kaip greitai objektas juda, šviesos greitis jam yra pastovi.
Taiteiginys yra nuostabių loginių išvadų, tokių kaip sulėtėjimas ir laiko iškraipymas, priklausomai nuo objekto masės ir greičio, pagrindas. Daugelis mokslinės fantastikos filmų ir serialų yra paremti tuo.
Bendroji reliatyvumo teorija
Didesnę bendrąją reliatyvumo teoriją galima paaiškinti paprastais žodžiais. Pirmiausia turėtume atsižvelgti į tai, kad mūsų erdvė yra keturmatė. Laikas ir erdvė susijungia į tokį „subjektą“kaip „erdvės-laiko kontinuumas“. Mūsų erdvėje yra keturios koordinačių ašys: x, y, z ir t.
Tačiau žmonės negali tiesiogiai suvokti keturių dimensijų, kaip ir hipotetinis plokščias žmogus, gyvenantis dvimačiame pasaulyje, negali pažvelgti į viršų. Tiesą sakant, mūsų pasaulis yra tik keturių dimensijų erdvės projekcija į trimatę erdvę.
Įdomus faktas yra tai, kad pagal bendrąją reliatyvumo teoriją kūnai nesikeičia judėdami. Keturmačio pasaulio objektai iš tikrųjų visada yra nepakitę, o judant kinta tik jų projekcijos, o tai suvokiame kaip laiko iškraipymą, dydžio sumažinimą ar padidėjimą ir pan.
Lifto eksperimentas
Reliatyvumo teoriją galima paaiškinti paprastais žodžiais, naudojant nedidelį minties eksperimentą. Įsivaizduokite, kad esate lifte. Kabina pradėjo judėti, o tu atsidūrei nesvarumo būsenoje. Kas nutiko? Gali būti dvi priežastys: arba liftaserdvėje arba yra laisvai krintantis veikiamas planetos gravitacijos. Įdomiausia, kad nesvarumo priežasties neįmanoma išsiaiškinti, jei nėra galimybės žiūrėti iš lifto kabinos, tai yra, abu procesai atrodo vienodai.
Galbūt Albertas Einšteinas, atlikęs panašų minties eksperimentą, priėjo prie išvados, kad jei šios dvi situacijos nesiskiria viena nuo kitos, tai iš tikrųjų kūnas, veikiamas gravitacijos, neįsibėgėja, tai yra tolygus judėjimas. kuris yra išlenktas veikiamas masyvaus kūno (šiuo atveju planetų). Taigi pagreitintas judėjimas yra tik vienodo judėjimo projekcija į trimatę erdvę.
Iliustruojamas pavyzdys
Kitas geras pavyzdys „Reliatyvumas manekenams“. Tai nėra visiškai teisinga, bet labai paprasta ir aišku. Jei ant ištempto audinio uždedamas koks nors daiktas, po juo susidaro „nukrypimas“, „piltuvas“. Visi smulkesni kūnai bus priversti iškraipyti savo trajektoriją pagal naują erdvės kreivumą, o jei kūnas turės mažai energijos, šio piltuvo jis gali ir neįveikti. Tačiau paties judančio objekto požiūriu trajektorija išlieka tiesi, jie nepajus erdvės kreivumo.
Gravitacija „pažeminta“
Atėjus bendrajai reliatyvumo teorijai, gravitacija nustojo būti jėga ir dabar tenkinasi paprastos laiko ir erdvės kreivumo pasekmės padėtimi. Bendrasis reliatyvumas gali atrodyti fantastiškas, bet jis veikiaversija ir patvirtinta eksperimentais.
Daugelį, atrodytų, neįtikėtinų dalykų mūsų pasaulyje galima paaiškinti reliatyvumo teorija. Paprastais žodžiais tariant, tokie dalykai vadinami bendrosios reliatyvumo teorijos pasekmėmis. Pavyzdžiui, iš masyvių kūnų iš arti skrendantys šviesos spinduliai yra sulenkti. Be to, daugelis objektų iš tolimos erdvės yra paslėpti vienas už kito, tačiau dėl to, kad šviesos spinduliai apeina kitus kūnus, mūsų žvilgsniui (tiksliau – teleskopo žvilgsniui) prieinami iš pažiūros nematomi objektai. Tai tarsi žiūrėjimas per sienas.
Kuo didesnė gravitacija, tuo lėčiau laikas teka objekto paviršiumi. Tai taikoma ne tik masyviems kūnams, tokiems kaip neutroninės žvaigždės ar juodosios skylės. Laiko išsiplėtimo poveikį galima pastebėti net Žemėje. Pavyzdžiui, palydovinės navigacijos įrenginiai aprūpinti tiksliausiais atominiais laikrodžiais. Jie yra mūsų planetos orbitoje, o laikas ten tiksi kiek greičiau. Šimtos sekundės per dieną sudės iki 10 km paklaidą skaičiuojant maršrutą Žemėje. Būtent reliatyvumo teorija leidžia apskaičiuoti šią paklaidą.
Paprasčiau tariant, galime pasakyti taip: bendroji reliatyvumo teorija yra daugelio šiuolaikinių technologijų pagrindas, o Einšteino dėka galime lengvai rasti piceriją ir biblioteką nepažįstama sritis.
