Причина ЧП на аэродроме \"Саки\", задержание нациста «Кракена» и встреча Стивена Сигала с пленными

Теория относительности для чайников

34 6683

Пространство и время едины, существует связь между массой и энергией – специальная теория относительности, перевернувшая в начале прошлого столетия общепринятые представления о мире, до сих пор продолжает будоражить умы и сердца людей.



В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал специальную теорию относительности (СТО), которая объясняла, как интерпретировать движения между различными инерциальными системами отсчета – попросту говоря, объектами, которые движутся с постоянной скоростью по отношению друг к другу.

Эйнштейн объяснил, что когда два объекта двигаются с постоянной скоростью, следует рассматривать их движение друг относительно друга, вместо того чтобы принять один из них в качестве абсолютной системы отсчета.

Так что, если два космонавта, вы и, допустим, Герман, летите на двух космических кораблях и хотите сравнить ваши наблюдения, единственное, что вам нужно знать – это ваша скорость относительно друг друга.

Специальная теория относительности рассматривает лишь один специальный случай (отсюда и название), когда движение прямолинейно и равномерно.

Если материальное тело ускоряется или сворачивает в сторону, законы СТО уже не действуют. Тогда в силу вступает общая теория относительности (ОТО), которая объясняет движения материальных тел в общем случае.

Теория Эйнштейна базируется на двух основных принципах:

1. Принцип относительности: физические законы сохраняются даже для тел, являющихся инерциальными системами отсчета, т. е. двигающимися на постоянной скорости относительно друг друга.

2. Принцип скорости света: скорость света остается неизменной для всех наблюдателей, независимо от их скорости по отношению к источнику света. (Физики обозначают скорость света буквой с).

Одна из причин успеха Альберта Эйнштейна состоит в том, что он ставил экспериментальные данные выше теоретических. Когда в ряде экспериментов обнаружились результаты, противоречащие общепринятой теории, многие физики решили, что эти эксперименты ошибочны.

Альберт Эйнштейн был одним из первых, кто решил построить новую теорию на базе новых экспериментальных данных .

В конце 19 века физики находились в поиске таинственного эфира – среды, в которой по общепринятым предположениям должны были распространяться световые волны, подобно акустическим, для распространения которых необходим воздух, или же другая среда – твердая, жидкая или газообразная.

Вера в существование эфира привела к убеждению, что скорость света должна меняться в зависимости от скорости наблюдателя по отношению к эфиру.

Альберт Эйнштейн отказался от понятия эфира и предположил, что все физические законы, включая скорость света, остаются неизменными независимо от скорости наблюдателя – как это и показывали эксперименты.

Однородность пространства и времени

В СТО Эйнштейна постулируется фундаментальная связь между пространством и временем. Материальная Вселенная, как известно, имеет три пространственных измерения: вверх-вниз, направо-налево и вперед-назад. К нему добавляется еще одно измерение – временное. Вместе эти четыре измерения составляют пространственно-временной континуум.

Если вы двигаетесь с большой скоростью, ваши наблюдения относительно пространства и времени будут отличаться от наблюдений других людей, движущихся с меньшей скоростью.

На картинке представлен мысленный эксперимент, который поможет понять эту идею.

Представьте себе, что вы находитесь на космическом корабле, в руках у вас лазер, с помощью которого вы посылаете лучи света в потолок, на котором закреплено зеркало. Свет, отражаясь, падает на детектор, который их регистрирует.


Сверху – вы послали луч света в потолок, он отразился и вертикально упал на детектор.
Снизу – для Германа ваш луч света двигается по диагонали к потолку, а затем – по диагонали к детектору


Допустим, ваш корабль двигается с постоянной скоростью, равной половине скорости света (0.5c). Согласно СТО Эйнштейна, для вас это не имеет значения, вы даже не замечаете своего движения.

Однако Герман, наблюдающий за вами с покоящегося звездолета, увидит совершенно другую картину. С его точки зрения, луч света пройдет по диагонали к зеркалу на потолке, отразится от него и по диагонали упадет на детектор.

Другими словами, траектория луча света для вас и для Германа будет выглядеть по-разному и длина его будет различной. А стало быть и длительность времени, которое требуется лазерному лучу для прохождения расстояния к зеркалу и к детектору, будет вам казаться различным.

Это явление называется замедлением времени: время на звездолете, движущимся с большой скоростью, с точки зрения наблюдателя на Земле течет значительно медленнее.

Этот пример, равно как и множество других, наглядно демонстрирует неразрывную связь между пространством и временем. Эта связь явно проявляется для наблюдателя, только когда речь идет о больших скоростях, близких к скорости света.

Эксперименты, проведенные со времени публикации Эйнштейном своей великой теории, подтвердили, что пространство и время действительно воспринимаются по-разному в зависимости от скорости движения объектов.

Объединение массы и энергии

В своей знаменитой статье, опубликованной в 1905 году, Эйнштейн объединил массу и энергию в простой формуле, которая с тех пор известна каждому школьнику: E=mc^2.

Согласно теории великого физика, когда скорость материального тела увеличивается, приближаясь к скорости света, увеличивается и его масса. Т.е. чем быстрее движется объект, тем тяжелее он становится. В случае достижения скорости света, масса тела, равно как и его энергия, становятся бесконечными.

Чем тяжелее тело, тем сложнее увеличить его скорость; для ускорения тела с бесконечной массой требуется бесконечное количество энергии, поэтому для материальных объектов достичь скорости света невозможно.

До Эйнштейна концепции массы и энергии в физике рассматривались по отдельности. Гениальный ученый доказал, что закон сохранения массы, как и закон сохранения энергии, являются частями более общего закона массы-энергии.

Благодаря фундаментальной связи между этими двумя понятиями, материю можно превратить в энергию, и наоборот – энергию в материю. 

Источник

ПОЧЕМУ НЕ БЫЛ ВЗЯТ ТБИЛИСИ. ОТВЕТ СТАЛ ПОНЯТЕН СПУСТЯ 14 ЛЕТ

Ровно 14 лет назад грузинские войска атаковали столицу Южной Осетии, а Россия повела себя совсем не так, как рассчитывали её противники – вопреки множеству прогнозов показала зубы и в течение пяти дне...

Денацификация проходит успешно, добровольцев больше нет

"На Украине никто не хочет служить - все бегут от ВСУ. "Об этом сообщил начальник Дарницкого территориального центра комплектования (военкомата) в Киеве, полковник Руслан Тригуб. По его словам, больши...

Никто не хотел видеть во что превратилась Украина, пока война не пришла в их дом...

Пост, который я вам предлагаю – очень важен. Для меня во всяком случае. Важен он пониманием отношения достаточно большой группы русскоязычных жителей разных стран к спецоперации России ...

Обсудить
  • "В случае достижения скорости света, масса тела, равно как и его энергия, становятся бесконечными". Получается, что у фотона, летящего со скоростью света, и масса, и энергия бесконечны!? Значит физики упустили источник дармовой энергии?
  • Галактики разлетаются в стороны, каждая со скоростью 2/3 световой. Какая будет скорость одной относительно другой ? Если скорости выше световой нет ? P.S. Эйнштейн - мошенник
  • Пример №2 некорректен. Если два корабля движутся друг относительно друга с постоянной суммарной скоростью 0,5с, то за систему отсчёта можно взять любой из них. И наблюдатель в каждом из них будет находиться в состоянии покоя. Значит внутри каждого корабля физические явления для наблюдателя будут протекать одинаково. И, независимо от точки наблюдения - в своём корабле, или из корабля, проносящегося мимо, луч света будет направлен так, как видит его человек в своём корабле. Вся разница будет лишь в спектральном составе света. Для стороннего наблюдателя будет сдвиг по частоте - либо в синюю сторону, если корабли сближаются, либо в красную, если расходятся. Но! И здесь таится главная ошибка подобных рассуждений - достичь таких относительных скоростей невозможно в принципе. Поясню. Предположим что мы захотели разогнать некий аппарат с наблюдателем внутри до околосветовой скорости. Значит аппарат начинает двигаться с постоянным ускорением. Это означает, что каждый атом, как самого аппарата, так и наблюдателя внутри него, начинает излучать фотоны, т.е. начинает нагреваться. Чем выше ускорение - тем выше частота и количество излучаемых фотонов. И наоборот. Можно сослаться на то, что это излучение будет сбрасываться вовне. Но нужно принять во внимание неизбежное внутреннее переизлучение фотонов, которое будет замедлять процесс. А так же то, что само количество атомов, из которого состоят тела, и которые же начинают излучать под действием внешнего ускорения, пропорционально кубу длины тела, а площадь наружней поверхности, через которую будет происходить процесс сброса излучения наружу, пропорциональна квадрату длины. Таким образом, чем дольше мы будем разгоняться, тем сильнее будем разогреваться изнутри. Несложно подсчитать, что не достигнув и скорости 0,05с, живой наблюдатель изнутри нагреется до Т равной 55-60 градусов. Т.е. сварится. А при дальнейшем увеличении скорости, сначала перегорят все слаботочные потребители - т.е. вся электроника, а затем и сам аппарат расплавится. Но даже если процесс ускорения будет продолжаться (За счёт чего? Не знаю.), то к моменту достижения скоростей 0,1 - 0,2с, мы будем иметь просто пучок протонов, летящих в пространстве. Как мы понимаем, для элементарных частиц условности макромира необязательны. Эйнштейн конечно был гениальным человеком. Но для любого гения есть свои граничные пределы.
    • Zend
    • 23 марта 2017 г. 11:00
    Всё замечательно, если забыть, что существует порядка 15 экспериментов разной сложности подтверждающие существование эфира и приборы работающие на принципах эфиродинамики.
  • Если чайником по голове? Все относительно)