La teoría de la relatividad – ¿qué es? Los postulados de la teoría de la relatividad. El tiempo y el espacio en la teoría de la relatividad

Volver a principios del siglo 20, se formuló la teoría de la relatividad. ¿Qué es y que su creador sabe todos los escolares de hoy. Es tan fascinante que incluso interesado en las personas que están lejos de la ciencia. En este artículo se describe en un lenguaje accesible la teoría de la relatividad: qué es, cuáles son sus postulados y aplicaciones.

Se dice que a Albertu Eynshteynu, el creador, el conocimiento llegó en un santiamén. Científico supuestamente montó un tranvía en Berna, Suiza. Miró el reloj de la calle y se dio cuenta de que el reloj se detendrá cuando un tranvía a acelerar a la velocidad de la luz. En este caso, no habría habido tiempo. en la teoría de la relatividad que juega un papel muy importante. Uno de los postulados formulados por Einstein – diferentes observadores perciben la realidad de otra manera. Esto se aplica en particular al tiempo y la distancia.

Contabilización de la posición del observador

En ese día, Albert se dio cuenta de que el lenguaje de la ciencia, una descripción de cualquier fenómeno físico o evento depende de si el observador se encuentra en un marco de referencia. Por ejemplo, si cualquier tranvía de pasajeros caerá puntos, caen en relación con ella directamente hacia abajo. Si miramos desde la perspectiva de pie en una calle peatonal, la trayectoria de la caída corresponde a una parábola, como los tranvías se mueve mientras que caen las gafas. Por lo tanto, el sistema de referencia en todo el mundo. Ofrecemos un vistazo más de cerca a los principios básicos de la teoría de la relatividad.

la ley de tráfico distribuido y el principio de la relatividad

A pesar del hecho de que cuando se cambia la descripción de los hechos que cuentan los sistemas varían, hay cosas universales que siguen siendo los mismos. Para entender esto, uno tiene que preguntarse no baja puntos, y la ley de la naturaleza, lo que provoca que se caiga. Para cualquier observador, independientemente del orden en un movimiento o un sistema fijo de coordenadas que sea, la respuesta no se ha modificado. Esta ley se llama la ley de distribución del tráfico. Es igualmente válido en el tranvía, y en la calle. En otras palabras, si la descripción de los eventos siempre depende de quién los está viendo, entonces esto no se aplica a las leyes de la naturaleza. Son, tal como se expresa en el lenguaje científico, invariante. Que este es el principio de relatividad.

Dos de la teoría de Einstein

Este principio, así como cualquier otra hipótesis, fue necesario primer cheque, en correlación con los fenómenos naturales activa en nuestra realidad. Einstein deriva 2 teoría de la relatividad. A pesar de que están relacionados, pero se consideran por separado.

teoría de la relatividad especial o privada (SRT) se basa en la premisa de que, para todo tipo de sistemas de referencia, que son una velocidad constante, las leyes de la naturaleza son los mismos. La relatividad general (GR) Este principio se aplica a cualquier marco de referencia, incluyendo aquellos que se mueven con aceleración. En 1905, Albert Einstein publicó la primera teoría. El segundo, más compleja en términos del aparato matemático, terminado en 1916. Creación de la teoría de la relatividad, SRT y TRB, fue un paso importante en el desarrollo de la física. Detengámonos en cada uno de ellos.

La teoría especial de la relatividad

¿Qué es, ¿cuál es su esencia? Vamos a responder a esta pregunta. Es esta teoría predice muchos efectos paradójicos que son contrarias a nuestras intuiciones acerca de cómo funciona el mundo. Estos son los efectos que se producen cuando la velocidad se aproxima a la velocidad de la luz. El más famoso de ellos es el efecto de la dilatación del tiempo (del reloj). Relojes que se mueven en relación con el observador, son más lentos que los que están en sus manos para él.

En el sistema de coordenadas que se mueve a una velocidad cercana a la velocidad de la luz, que se estira en relación con el observador, y la longitud de los objetos (extensión espacial), en contraste, se comprime a lo largo de la dirección del eje de este movimiento. Este efecto es que los científicos llaman-Fitzgerald contracción de Lorentz. De nuevo en 1889, describió Dzhordzh Fitsdzherald, un físico italiano. Y en 1892, Hendrik Lorentz, un holandés, agregó. Este efecto explica el resultado negativo, lo que da el experimento Michelson-Morley, en el que la velocidad del planeta en el espacio exterior se determina midiendo el "viento de éter". Estos son los principios básicos de la teoría de la relatividad (especial). Einstein complementado estas ecuaciones fórmula de conversión de peso hecho por analogía. De acuerdo con ella, para que la velocidad del cuerpo se aproxima a la velocidad de la luz, el peso corporal aumenta. Por ejemplo, si la velocidad es de 260K. Km / s, es decir, 87% de la velocidad de la luz, desde el punto de vista de un observador que se encuentra en el marco de referencia estacionario, al doble de la masa del objeto.

STO confirmación

Todas estas disposiciones, cualesquiera que sean contrarias al sentido común, a tiempo de Einstein se confirman directa y plenamente en numerosos experimentos. Uno de ellos tenía una universidad de Michigan investigadores. Este curioso experimento confirmó la teoría de la relatividad en la física. Los investigadores colocaron a bordo de un avión, lo que hizo regularmente vuelos transatlánticos, ultra-precisos relojes atómicos. Cada vez después de su regreso al testimonio de estas horas se verificaron con el control del aeropuerto. Resultó que el reloj en el plano cada vez más y más rezagada detrás de los controles. Por supuesto, era sólo cifras menores, fracciones de segundo, pero el hecho es muy significativo.

Los últimos investigadores del siglo la mitad están estudiando acelerador de partículas elementales – unos enormes complejos de hardware. En estos haces de electrones o protones, es decir cargaron partículas subatómicas aceleradas, siempre y cuando no se acercan a la velocidad de la luz. A partir de entonces bombardean el blanco nuclear. En estas pruebas, debe tener en cuenta el hecho de que la masa de las partículas aumenta, de lo contrario los resultados del experimento no se puede interpretar. En este sentido, la SRT ha sido durante mucho tiempo no sólo una teoría hipotética. Se ha convertido en una de las herramientas que se utilizan en ingeniería aplicada, junto con las leyes de la mecánica de Newton. Los principios de la teoría de la relatividad encontraron gran utilidad práctica en la actualidad.

las leyes de Newton y STO

Hablando de las leyes de Newton (retrato del científico presentado anteriormente), cabe señalar que la teoría especial de la relatividad, que aparentemente los contradice, en realidad reproduce las ecuaciones de las leyes de Newton casi exactamente, si se utiliza para describir un cuerpo cuya velocidad de movimiento mucho menor que la velocidad de la luz. En otras palabras, si usted está usando la relatividad especial, la física de Newton no se cancela. Esta teoría, por el contrario, complementa y amplía.

La velocidad de la luz – una constante universal

Utilizando el principio de la relatividad, se puede entender por qué juega un papel importante es la velocidad de la luz, en lugar de cualquier otra cosa en este modelo mundial de la estructura. Esta cuestión se plantea por aquellos que están comenzando la familiaridad con la física. La velocidad de la luz es una constante universal porque está definido como tal por la ley natural (más sobre esto se puede encontrar mediante el estudio de las ecuaciones de Maxwell). La velocidad de la luz en el vacío, en virtud del principio de relatividad, en cualquier sistema de referencia es el mismo. Usted puede pensar que es contrario al sentido común. Se deduce que para el observador al mismo tiempo que la luz viene de una fuente fija y de un movimiento (independientemente de si se está moviendo con una velocidad). Sin embargo, no lo es. La velocidad de la luz, gracias a su papel especial se le da un lugar central no sólo es especial, sino también en la relatividad general. Y contarlo.

La teoría general de la relatividad

Se utiliza, como ya hemos dicho, para todos los sistemas de referencia no son necesariamente aquellos cuya velocidad de movimiento relativo entre sí es constante. Matemáticamente, esta teoría se ve mucho más difícil de lo especial. Esto explica el hecho de que entre sus publicaciones han pasado 11 años. GTR incluye un especial como un caso especial. Por lo tanto, las leyes de Newton son también parte de ella. Sin embargo, la relatividad general va mucho más allá de sus predecesores. Por ejemplo, se explica en una nueva gravedad.

cuarta dimensión

Gracias al mundo de cuatro dimensiones se está convirtiendo en TRB: Tiempo añadido a las tres dimensiones espaciales. Todos ellos son inseparables, por lo tanto, es necesario hablar no de la distancia espacial que existe en el mundo tridimensional entre dos objetos. Ahora va en intervalos espacio-temporales entre los diferentes eventos, uniendo la distancia espacial y temporal a unos de otros. En otras palabras, el tiempo y el espacio en la teoría de la relatividad se consideran como un continuo de cuatro dimensiones. Se puede definir como el espacio-tiempo. Este continuo de esos observadores que se mueven uno respecto al otro, se tienen diferentes opiniones, incluso sobre cualquiera de los dos eventos, o uno de ellos si hubo tanto precedida por otra. Sin embargo, la relación causal no es violada. En otras palabras, la existencia de tal sistema de coordenadas, en el que dos eventos se producen en diferentes secuencias y, al mismo tiempo, no permite incluso un GR.

La relatividad general y la ley de la gravitación universal

De acuerdo con la ley de la gravitación universal, descubierta por Newton, existe la fuerza de atracción mutua en el universo entre dos cuerpos. Tierra desde esta posición gira alrededor del sol, ya que hay fuerzas de atracción entre ellos. Sin embargo, la teoría general de la relatividad hace que la mirada en el otro lado de este fenómeno. La gravedad, según esta teoría – una consecuencia de "curvatura" (deformación) de espacio-tiempo, que se observa bajo la influencia de la masa. El cuerpo es más pesado (en nuestro ejemplo, el sol), más "flex" debajo de él, el espacio-tiempo. En consecuencia, su campo gravitacional es tan fuerte.

Con el fin de comprender mejor la esencia de la teoría de la relatividad, considere la comparación. La tierra, de acuerdo con la relatividad general, gira alrededor del sol, como una pequeña bola que rueda alrededor del cráter del cono, formado como resultado de "forzar" el sol espacio-tiempo. Y el hecho de que se utilizó para tomar la fuerza de gravedad es en realidad la manifestación exterior de la curvatura, y no por la fuerza, en el sentido de Newton. Una mejor explicación del fenómeno de la gravedad de lo propuesto en TRB, hasta la fecha no se encuentra.

Los métodos para la relatividad general pruebas

Tenga en cuenta que el GRT no es fácil de comprobar, ya que resulta en el laboratorio casi cumplir con la ley de la gravitación universal. Sin embargo, los científicos aún tenían una serie de experimentos importantes. Sus resultados sugieren que la teoría de Einstein se confirma. TRB también ayuda a explicar los diferentes fenómenos observados en el espacio. Esto, por ejemplo, las pequeñas desviaciones de Mercurio desde su órbita estacionaria. Desde el punto de vista de la mecánica clásica newtoniana no puede explicarlos. Esta es también la razón por la radiación electromagnética de las estrellas distantes se curva cuando pasa cerca del sol.

Los resultados predichos por la relatividad general, de hecho, difieren sustancialmente de las que dan las leyes de Newton (su retrato se presenta más arriba) sólo cuando hay campos gravitacionales superstrong. Por lo tanto, para completar la verificación de la relatividad general requiere o bien mediciones muy precisas de la gran masa de los objetos, o un agujero negro, porque nuestros representaciones habituales en relación con ellos inaplicable. Por lo tanto, el desarrollo de métodos experimentales para poner a prueba esta teoría es una de las principales tareas de la física experimental moderna.

Las mentes de muchos científicos, y la gente lejos de la ciencia lleva creados por la teoría de la relatividad de Einstein. ¿Qué es, hablamos brevemente. Esta teoría se convierte nuestras ideas familiares sobre el mundo, por lo que el interés en que aún no se ha extinguido.