no.llcitycouncil.org
Fysikk

En forenklet introduksjon til Einsteins relativitetsteori

En forenklet introduksjon til Einsteins relativitetsteori


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


Ikke vær redd, så kompleks som relativitetsteorien ser ut til å være; det er overraskende enkelt. I denne korte artikkelen vil vi prøve å forklare hva Einstein foreslår for å gi deg litt innsikt. Så uten videre, her er vår forenklede forklaring på relativitetsteorien.

Teknisk sett

Når vi refererer til "Relativitetsteorien", mener vi egentlig relativ relativitet. Spesiell relativitetsteori er et "spesielt tilfelle" av generell relativitet. Kombinasjonen av disse to prinsippene hjelper til med å forklare mange fag som varierer fra planetenes bevegelse, effekten av tyngdekraften på lyset til eksistensen av sorte hull.

Spesiell relativitetsteori sier at fysikkens lover, og dermed universet, er de samme for alle like "raske" observatører. I vakuumet til rommet er lysets hastighet konstant uavhengig av enhver observatør.

Men hva med akselerasjon og tyngdekraft? Einstein brukte et tiår på å tenke på dette. I 1915 produserte han triumferende sin generelle relativitetsteori. Han bestemte seg for at massive gjenstander i rommet vil forårsake vridning eller forvrengning av romtid som vi alle "føler" som tyngdekraften.

Tenke utenfor boksen

Einstein antok med sin uvanlige tankegang at eksperimentelle observasjoner var korrekte. Dette var det helt motsatte av hans samtids tanker. På slutten av 1800-tallet lette fysikere etter noe som ble kalt "eteren". Ether ble antatt å være mediet som lyset reiste gjennom. Det hadde i det vesentlige blitt søken etter den hellige gral. Einstein innså at kollegers besettelse av oppgaven kom i veien for fremgang. Løsningen hans var å bare fjerne den fra ligningen. Han antok at fysikkens lover ville fungere uavhengig av hvordan ting beveget seg. En strategi som ikke kom i konflikt med det eksperimentelle og matematiske data har avslørt.

I 1905 utviklet Albert Einstein sin spesielle relativitetsteori. Hans banebrytende arbeid ugyldiggjør århundrer med akseptert vitenskapelig tenkning, samt endret hvordan vi oppfatter verden rundt oss.

Som navnet antyder, gjelder denne teorien bare i spesielle tilfeller, dvs. når begge objektene beveger seg med konstant eller jevn hastighet.

Einstein forklarte at den relative bevegelsen til to objekter burde være referanserammen snarere enn et eksternt, esoterisk "eterisk" referansesystem. Som et eksempel, si at du var astronaut i et romskip og observerte et annet romskip på avstand. Det eneste som betyr noe er hvor fort du og ditt observerte mål beveger seg i forhold til hverandre. En hake, men spesiell relativitet gjelder bare hvis du reiser i en rett linje og ikke akselererer. Hvis akselerasjon finner sted, må generell relativitet brukes.

Teorien er basert på to grunnleggende prinsipper:

Relativt - Fysikkens lover endres ikke. Selv for gjenstander som beveger seg med treghet, referanserammer med konstant hastighet.

Lysets hastighet - Det er det samme for alle observatører uavhengig av deres relative bevegelse til lyskilden.

Einsteins arbeid skaper en grunnleggende kobling mellom tid og rom. Vi ser intuitivt på universet som tredimensjonalt (opp og ned, venstre og høyre, fremover og bakover), men også med en tidskomponent eller dimensjon. Kombinasjonen av disse gjør 4-D miljøet vi opplever.

Hvis du skulle bevege deg raskt nok gjennom rommet, ville eventuelle observasjoner du gjorde om rom og tid, avvike fra noen andre som beveger seg med en annen hastighet enn deg. Når forskjellen mellom hastighetene økte, ville også de observerte forskjellene øke.

Det hele er relativt

Tenk deg at du er i et romskip med en laser i hånden. Laserstrålen skyter rett opp i taket, slår et speil og reflekteres tilbake til gulvet i en detektor. Husk nå at skipet er i bevegelse, la oss si omtrent halvparten av lysets hastighet. Relativitet sier at dette trekket ikke gjør noen forskjell for deg, du kan ikke "føle" det (akkurat som på jorden mens det snurrer på sin akse og slynger seg gjennom rommet rundt solen).

Men her kommer vrien:

En ekstern observatør vil imidlertid være vitne til noe helt annet. Hvis de kunne "se" inn i skipet ditt, ville de legge merke til at laserstrålen beveger seg "opp" i en vinkel, slår speilet og deretter reiser nedover i en annen vinkel for å treffe detektoren. Observatøren ville merke at lysveien ville være lengre og i en mer uttalt vinkel enn du ville observert i skipet ditt. Enda viktigere, tiden det tok for laseren å komme til detektoren ville være annerledes. Gitt at lysets hastighet er konstant, hvordan kan dere begge komme til den samme konklusjonen som beviser denne teorien? Det er klart at tidens gang må være annerledes for deg og den eksterne observatøren.

Hva i helvete? Dette fenomenet er kjent som tidsutvidelse. I eksemplet ovenfor må tiden "bevege seg" raskere for deg sammenlignet med den av den langsommere observatøren. Dette enkle eksemplet lar oss visualisere Einsteins relativitetsteori, der rom og tid er nært knyttet sammen.

Som du kan forestille deg, vil en slik ekstrem varians i tidens gang bare bli lagt merke til i veldig store hastigheter, spesielt nær lysets hastighet. Eksperimentering utført siden Einsteins avsløringer har validert teorien hans. Tid og rom oppfattes forskjellig for objekter som beveger seg nær lysets hastighet.

Masse, energi og lysets hastighet

Einstein hvilte absolutt ikke på laurbærene. Også i 1905 brukte han sine relativitetsprinsipper for å produsere den berømte ligningen e = mc2. Denne uskyldig enkle ligningen uttrykker det grunnleggende forholdet mellom masse (m) og energi (e). Temmelig stilig.

Denne lille ligningen fant at når vi nærmer oss lysets hastighet, c, masserer gjenstandene ballonger. Så du får reise veldig fort, men massen din øker i forhold til hastigheten din. Nedtur. På det ytterste, hvis du skulle reise med lysets hastighet, ville både energi og masse være uendelig. Som du allerede vet, jo tyngre objektet er, jo vanskeligere er det; dermed mer energi som trengs for å øke hastigheten. Så med dette symbolet er det umulig å overskride lysets hastighet.

Einsteins arv

Inntil Einstein ble masse og energi sett på som helt separate ting. Hans arbeid beviste at prinsippene for bevaring av masse og energi er en del av en større, mer enhetlig bevaring av masseenergi. Saken kan derfor gjøres om til energi og omvendt på grunn av den grunnleggende forbindelsen mellom dem. Det er ærlig talt utrolig.

For å oppsummere er det for det første ingen "absolutt" referanseramme, derav bruken av begrepet "relativitet". For det andre er lysets hastighet konstant for den som måler det, enten det er i bevegelse eller ikke - jeg vet gal, ikke sant? Til slutt kan lysets hastighet ikke overskrides, det er den universelle "fartsgrensen".

Har det? Flott. Nei? Ikke bekymre deg hvis du ikke gjorde det, det er i sin natur kontraintuitivt. De største oppdagelsene i vitenskapen finnes ofte i rikene utenfor vår "sunn fornuft".

Via dummies.com


Se videoen: Einsteins ekvivalensprinsipp Generell relativitetsteori på bussen


Kommentarer:

  1. Landen

    Bravo, I think this is a great idea.

  2. Oakden

    Obviously you were mistaken...

  3. Aragor

    Beklager å forstyrre deg, jeg vil gjerne foreslå en annen løsning.

  4. Aram

    Jeg beklager, men jeg tror du gjør en feil. Jeg kan forsvare min stilling. Send meg en e -post på PM, vi vil snakke.

  5. Jarvi

    . Rarely. You can say this exception :)

  6. Shet

    Jeg beklager, men jeg tror du tar feil. Skriv til meg på PM, så snakkes vi.



Skrive en melding