Теорія відносності Ейнштейна: загальна, спеціальна та перший постулат

Теорія відносності Ейнштейна: загальна, спеціальна та перший постулат

Альберт Ейнштейн славився багатьма речами, але його найбільше дітище – теорія відносності. Це назавжди змінило наше розуміння простору та часу. Простими словами про загальну та спеціальну теорію відносності та перший постулат.

Що таке теорія відносності Ейнштейна? Перший постулат теорії відносності

Що таке відносність? Коротко кажучи, це поняття, що закони фізики скрізь однакові та універсальні. Ми тут, на Землі, дотримуємось тих же законів світла і сили тяжіння, що і хтось у далекому куточку Всесвіту – це і є перший постулат теорії відносності. 

Що таке відносність? Перший постулат теорії відносності

Перший постулат теорії відносності та універсальність законів фізики і фізичних явищ означає, що сприйняття є субєктивним. Різні глядачі бачитимуть час та інтервал подій по-різному. Що для нас – мільйон років, може просто проминути в одну секунду для того, хто летить у швидкісній ракеті чи потрапляє в чорну діру.  

Все довкола відносно.

Спеціальна теорія відносності

Теорія Ейнштейна поділяється на спеціальну та загальну теорію відносності.

Спеціальна теорія відносності виникла першою і ґрунтується на тому, що швидкість світла є сталою для всіх. Це може здатися досить простим, але це має далекосяжні наслідки.  

Спеціальна теорія відносності

Ейнштейн прийшов до цього висновку в 1905 р. Після того, як експериментальні дані показали, що швидкість світла не змінюється, коли Земля обертається навколо сонця.

Цей результат здивував фізиків, оскільки швидкість більшості речей залежить від того, в якому напрямку рухається спостерігач. Якщо ви їдете в машині вагоні поруч із залізничною колією, поїзд, який рухається до вас, здається, рухається набагато швидше, ніж якби ви повернули і поїхали за ним у тому ж напрямку.

Ейнштейн сказав, що всі спостерігачі вимірюють швидкість світла в 186 000 миль в секунду, незалежно від того, наскільки швидко і в якому напрямку вони самі рухаються.

МАЙБУТНЄ СОНЦЯ ТА ІНШИХ ЗІР: НІЩО НЕ Є ВІЧНИМ

Це припущення спонукало коміка Стівена Райта запитати: “Якщо ви знаходитесь в космічному кораблі, який подорожує зі швидкістю світла, і ви включаєте фари, чи щось трапляється?”

Відповідь – фари включаються нормально, але лише з точки зору того, хто знаходиться всередині космічного корабля. Якщо хтось стоїть на вулиці і спостерігає, як корабель пролітає, фари, здається, не включаються: світло виходить, але воно рухається з однаковою швидкістю космічного корабля.

Ці суперечливі версії виникають через те, що лінійки та годинники – речі, що позначають час та простір – неоднакові для різних спостерігачів. Якщо швидкість світла має бути постійною, як сказав Ейнштейн, то час і простір не можуть бути абсолютними; вони повинні бути суб’єктивними.

Наприклад, космічний корабель довжиною 100 метрів, який рухається зі швидкістю 99,99%, швидкості світла буде здаватися довжиною в 1 метр стаціонарному спостерігачеві, але він залишатиметься своєї звичайної довжини для тих, хто знаходиться на борту.

Можливими є навіть дивніші факти – час проходить повільніше, чим швидше ви їдете. Якщо близнюк їде на швидкохідному космічному кораблі до якоїсь далекої зірки, а потім повернеться, він буде молодшим ​​за іншого свого близнюка, який залишився на Землі.  

Маса теж залежить від швидкості. Чим швидше рухається об’єкт, тим він стає більш масивним. Насправді жоден космічний корабель ніколи не може досягти 100% швидкості світла, оскільки його маса зростатиме до нескінченності.

Цей взаємозв’язок між масою і швидкістю часто виражається як співвідношення маси і енергії: E = mc ^ 2 , де E – енергія, m – маса і c – швидкість світла. 

Загальна теорія відносності

Ейнштейн не намірювався порушити наше розуміння часу та простору. Він продовжив узагальнювати свою теорію, включаючи прискорення, і виявив, що це спотворює форму часу та простору.

Уявіть, що космічний корабель прискорюється. Ті, хто на борту, будуть прилипати до землі так само, як ніби вони були на Землі. Ейнштейн стверджував, що сила, яку ми називаємо гравітацією, не відрізняється від перебування на кораблі, що прискорюється. 

Загальна теорія відносності

Це само по собі не було настільки революційним, але коли Ейнштейн розробив складну математику (на це пішло йому 10 років), він виявив, що простір і час вигнуті поблизу масивного об’єкта, і ця кривизна – це те, що ми переживаємо як силу тяжіння.

Важко зобразити вигнуту геометрію загальної відносності, але якщо людина вважає простір-час як якусь тканину, то масивний предмет розтягує навколишню тканину таким чином, що все, що проходить поблизу, вже не йде за прямою лінією.  

Рівняння загальної відносності прогнозують низку явищ, багато з яких підтверджені:

  • згинання світла навколо масивних предметів (гравітаційне лінзування) 
  • гравітаційні хвилі  
  • існування чорних дір, які захоплюють все, включаючи світло  

Викривлення простору-часу навколо чорної діри є більш інтенсивним, ніж будь-де. Якби подорожуючий по космосу близнюк потрапив у чорну діру, він би був розтягнутий, як спагетті.  

ЯК КВАНТОВІ КОМП’ЮТЕРИ ДОПОМОЖУТЬ ПОДОРОЖУВАТИ ЧАСОМ

На щастя для неї все закінчилось би за декілька секунд. Але його брат на Землі ніколи б не побачив цього кінця – спостерігаючи, як брат в космосі поступово наближається до чорної діри протягом величезного часу.

Джерело: www.livescience.com

Подібні новини