איך להבין את תורת היחסות

כפי שאתם יודעים, היקום החומרי כולו יש שלושה ממדים: למעלה ולמטה, ימינה ושמאלה, קדימה ואחורה. הממד הרביעי - הזמן. יחד הם מהווים את הרצף מרחב-זמן. אבל המלכוד הוא כי המושגים של חלל וזמן שלנו תלויים ישירות על המהירות שבה אנו עוברים.

זהו הקשר בין זמן, חלל חפץ נע מתאר את תורת היחסות הפרטית (SRT) שפותחה על ידי אלברט איינשטיין בשנת 1905. מאוחר יותר על בסיסו הפיזיקאי הדגול ואת תורת יחסות כללית (GR), אשר, בנוסף לזמן ולמרחב, ולוקח בחשבון גורמים אחרים כגון הכביד. ביום זה, אנו לא מדברים - זה ידרוש מסה נפרדת. אז, נמשיך בלימוד תורת היחסות הפרטית!

העקרונות המרכזיים של תורת היחסות

הדבר הראשון שיש להבין לפיתוח תורת יחסות: תנועה יחסית.

אמצעי זה כי קיומו או אי קיומו של התנועה תמיד מוגדר ביחס לעצמים אחרים. התנועה והמהירות שלה תלוי המתבונן (מי מסתכל על האובייקט) ואת מסגרת התייחסות (האחד שבו זה נראה).

תארו לעצמכם כי נוסע נסיעה ברכבת קריאת ספר. לדידו, הספר עדיין כמו נייח מושבים ברכבת, ואת הנוסעים האחרים (אם הם יושבים בכיסאותיהם ולא עושים את דרכם אל מכונת האוכל, כמובן). המהירות של כל אובייקטים קבועים ברכבת, מנקודת המבט של בעצמנו, תהיה נוסע אפס קורא.

בשלב זה, הפלטפורמה צריך האדם האחר, אשר שרק הרכבת עפה. מבחינתו, ואת הנוסעים עם ספר ועובר עם מהירות הרכבת המושב - אומרים, 200 ק"מ / h. אבל נוסע בדרך בקרון המסעדה, הממוקמת בראש השיירה יעבור אפילו מהר: המהירות שלהם תפתח עם המהירות של הרכבת.

זהו המקרה עם כל תוספת של מהירויות, אבל יש יוצא מן הכלל אחד: מהירות האור. האור מהמקרן על האף של הרכבת שלנו תמיד יעברו במהירות זהה - 300 000 ק"מ / s.

כאן אנו מגיעים קרוב העקרונות הבסיסיים שעליהם תורת היחסות:

• עקרון היחסות: אשר לגופים אלה לנוע זה ביחס לזה במהירות או שבשבת קבועה (שני נוסעים בספרו), תהליכים פיסיים זהים.
• עקרון הקביעות של מהירות האור: מהירות האור היא קבועה לכל הצופים ללא קשר למהירות שלהם ביחס למקור האור. כלומר, האור מהמנורה על האף של הרכבת או את האור מהמקרן על החללית יש את אותה מהירות.

אור נוסע כל כך מהר כי ההתפשטות שלה נראית מיידית. אבל זה נראה מרחקים שונים מאוד בחלל. לדוגמא, המרחק מהשמש לכדור הארץ המהווים 150 מיליון קילומטרים, האור עובר כ 8 דקות. אמצעי זה שאם השמש אי פעם וכבויאנו רואים זאת רק 8 דקות.

ההשלכות של תורת היחסות

מה המסקנה מן העקרונות הנ"ל ואיך הם קשורים עם זמן ומרחב? תורת היחסות יש שלוש השלכות עיקריות: מרחיב החלל, חוזים הזמן, עליות המוניות. אנו מבינים עם כל הזמנה.

הזמן דחוס

איינשטיין היה בין הראשונים שהבינו כי זמן זה אינו מוחלט ותלוי מסגרת התייחסות שבה אנו רואים את זה. כדור הארץ וגלקסיות רחוקות בקצה השני של היקום נמצאים במקומות שונים לא רק במרחב, אבל הפעם.

יחסית עצמים נעים שעובר זמן איטי יותר. עובדה זו אומתהמסביב העולם אטומית שעונים: חזוי רווחים יחסותית זמן באמצעות שני שעונים אטומיים זהים: מכשיר אחד נותר על פני כדור הארץ, ואת והנשלח האחר למטוס העל-הקולי סביב כדור הארץ. כאשר נטיעת, צוין כי השעון כי טס במשך כמה אלפיות שנייה מאחורי השעון במנוחה.

ככל המהירות של האובייקט הופכת במהירות האור, הזמן האיטי יותר זורמת בשבילו. בתיאוריה, אם אסטרונאוט יהיה לצאת לטיול בספינת חלל בבית קרוב מהירות למהירות האור, הוא יקבל בעתיד. בשביל זה ייקח כמה שבועות, וגם בעולם - במשך עשרות שנים. זהו היחסות של זמן.

פסיכיאטרי חלל

השלכה נוספת מפתיעה יחסות: כאשר אנו רואים אובייקט בתנועה, נוכל להבחין כי הוא הופך להיות קצר יותר במהירות הולכת וגוברת. מנקודת מבט של משקיף כאשר המתקרבים למהירות אור האובייקט מתקצר יותר בכיוון של תנועה ובניצב לו נותר במידותיו לשעבר.

צמח אנו נניח אסטרונאוט בתוך חללית שיכולה לנוע במהירות האור, לבין עצמם להיכנס למצפה נעים להתבונן נסיעתו. כשמתקרב למהירות האור עם הספינה מתחילה להיות משהו מוזר. נציין כי זה הופך קצר יותר. אבל השינויים מתרחשים רק ביחס לכיוון הנסיעה, רוחב הרכב נשאר קבוע. הגעה למהירות האור, הוא יהפוך כמעט שאין להבחין באורך.

כנראה, האסטרונאוט שלנו הוא לא כיף? אל תדאגו לו עבור האסטרונאוט יהיה שום שינוי. הוא פשוט ממהר שמח לקראת במרחבי החלל ואינו מבחין במשהו. החלל דחוס יחסית רק בעיני המתבונן.

עליות המוניות

השלכה נוספת ראויה לציון היחסות היא העובדה שככל המהירות של האובייקט, המסה שלו גם מעלה.

מסה ואנרגיה קשורות בקשר בל יינתק. זה בא לידי ביטוי E המשוואה המפורסמת של איינשטיין = mc². מופעי נוסחא זו שהאנרגיה של הגוף היא למסתו. בעת העברת אנרגיה לגוף (כלומר, ההאצה שלה) והמשקל מוגבר. מתברר כי חלק מהאנרגיה הולך להגדיל את המהירות, ואת החלק השני מעלה את המשקל.

תזכיר האסטרונאוטים שלנו שמתקרב במהירות האור בספינתו. התבוננות מכדור הארץ, אנו רואים כי ככל שמהירות הרכב הופכת להיות קשה יותר כדי להאיץ אותו, ישנם יותר ויותר אנרגיה נדרשת כדי לדחוף אותו. יש מגיע רגע שבו הספינה מגיעה במשקל כי אין כוח ביקום כבר לא יכול להזיז אותה. לכן, בפועל, מסע בזמן אינו אפשרי עדיין.

בקצרה

אז, כאשר המתקרבות למהירות האור בתהליך הרחבה, שהפסיכולוגים החלל. אבל כל זה קורה רק בעיני המתבונן, מי שרואה את התנועה של האובייקט ביחס לעצמה. עבור אסטרונאוטים בחללית לא השתנו (למעט הגדלת המסה). אבל בעוד שתי הדעות נכונות. לכן, תורת היחסות, וקיבל את שמו.

עדיין לא ברור מאוד? זה לא מפתיע, כי איינשטיין עצמו לקח 10 שנים כדי ליצור את העקרונות הבסיסיים של תורת היחסות. יש ספר שיעזור לך שוב לשים עקרונות אלו בחשבון ולהסביר הכל ממש על קצות האצבעות, עם תמונות צבעוניות ואת לוחות הזמנים הזמינים. "תורת היחסות" עריכה "Avanta" AST ההוצאה התייחס הסטודנטים של המעמד הבינוני, אבל יהיה עניין לכל מבוגר שרוצה לחדור את המסתורין של היקום שלנו. אחרי מה שנראה כמו ניסים, למעשה, מציאות!

קנה את הספר