Čo je to teória relativity?

Kto by nepoznal Alberta Einsteina? Je to fyzik z Nemecka, ktorý je známy svojimi nálezmi. Einstein dostal aj Nobelovu cenu za fyziku. Jednou z jeho najslávnejších teórií je teória relativity.

Einstein túto myšlienku zverejnil v dvoch etapách. Najskôr publikoval špeciálnu teóriu relativity v roku 1905. O desať rokov neskôr bola publikovaná všeobecná teória relativity. Táto teória sa stala jedným z pokynov pre ďalších vedcov pri vývoji atómovej bomby, hoci Einstein si nikdy nemyslel, že by jeho teória mohla byť použitá ako zbraň.

Aký je však obsah teórie relativity? Ako sa uplatňuje v skutočnom svete, aby sa dal použiť ako atómová bomba? Poďme spolu diskutovať v tomto článku.

Špeciálna teória relativity

Prvá Einsteinova teória špeciálnej relativity mala dva postuláty alebo koncepty: po prvé, zákony fyziky platia pre akýkoľvek objekt vo všetkých referenčných rámcoch pohybujúci sa konštantnou rýchlosťou (zotrvačnosťou) proti ostatným. To znamená, že forma fyzikálnej rovnice bude vždy rovnaká, aj keď je pozorovaná v pohybujúcom sa stave.

Druhý koncept uvádza, že rýchlosť svetla vo vákuu je pre všetkých pozorovateľov vždy rovnaká a nezávisí od pohybu zdroja svetla alebo pozorovateľa (pri rýchlosti svetla c = 3 × 108 m / s).

(Prečítajte si tiež: 7 svetových vedcov, ktorí dostanú svetové uznanie)

Na základe týchto dvoch postulátov Einstein uviedol, že žiadny objekt s hmotou nemôže cestovať alebo sa rovnať rýchlosti svetla. Teória relativity spôsobuje zmeny vo vnímaní vecí, ktoré zažívame každý deň, napríklad relativitu rýchlosti, expanziu času, Lorentzove kontrakcie a relativitu hmotnosti a energie.

1. Relativita rýchlosti

Ak sa lietadlo (referencia O ') pohybuje rýchlosťou v vzhľadom na zem (referencia O) a lietadlo uvoľní bombu (objekt) určitou rýchlosťou, rýchlosť bomby nie je rovnaká, keď ju vidia ľudia na Zemi a ľudia v lietadle. Relatívna rýchlosť má nasledujúcu rovnicu.

Vzorec relatívnej rýchlosti

vx = rýchlosť objektu v pomere k pokojnému pozorovateľovi (m / s)

v'x = rýchlosť objektu vo vzťahu k pohybu pozorovateľa (m / s)

v = rýchlosť pohybu pozorovateľa (O ') vzhľadom na pozorovateľa v pokoji (O)

c = rýchlosť svetla (3 × 108 m / s)

2. Rozšírenie času

Časová expanzia alebo dilatácia je rozdiel v časovom intervale pozorovanom pozorovateľom v pokoji a časovom intervale pozorovanom pozorovateľom pohybujúcim sa rýchlosťou v. Rozširovanie času je možné formulovať nasledovne.

vzorec časovej expanzie

Δt = časový interval pozorovaný pozorovateľom pohybujúcim sa rýchlosťou v

Δt0 = časový interval pozorovaný pozorovateľom je stále

v = rýchlosť pozorovateľa

3. Lorentzove kontrakcie

Podľa teórie relativity nie sú priestor a čas konštantné. Preto bude objekt s dĺžkou L0 pozorovaný ako veľký ako L pozorovateľom pohybujúcim sa rovnobežne s ním rýchlosťou v. Čím vyššia je rýchlosť pozorovateľa, tým kratší bude objekt z pôvodnej dĺžky. Lorentzove kontrakcie je možné formulovať nasledovne.

Lorentzove kontrakcie

L = dĺžka objektu pozorovaná pozorovateľom pohybujúcim sa rýchlosťou v

L0 = dĺžka objektu pozorovaná pozorovateľom v pokoji

v = rýchlosť pozorovateľa

4. Relativita hmoty a energie

Rovnako ako priestor a čas, aj hmotnosť objektu pozorovaného pozorovateľom v pokoji sa bude líšiť od hmotnosti objektu pozorovaného pozorovateľom pohybujúcim sa rýchlosťou v.

relativita hmoty a energie

m = hmotnosť objektu pozorovaného pozorovateľom pohybujúcim sa rýchlosťou v

m0 = hmotnosť objektu pozorovaná pozorovateľom v pokoji

v = rýchlosť pozorovateľa

V relativistickej mechanike možno formulovať energiu objektu s hmotnosťou m 0 (zvyšok) s rýchlosťou v nasledujúcim spôsobom.

energia mo

Celkovú energiu objektu s hmotou je možné získať pomocou nasledujúceho vzorca.

E = E 0 + E k , kde E 0 je pokojová energia (E = m 0 c2)

Na základe vyššie uvedeného popisu majú objekty s hmotnosťou m energiu:

E = mc2

Táto rovnica je jedným z doteraz najznámejších vzorcov. Tento vzorec je tiež základom pre vývoj jadrovej bomby, pretože sa predpokladá, že hmotnosť je koncentrovaná forma energie, takže môže meniť tvar, najmä pri jadrovej reťazovej reakcii.

Všeobecná teória relativity

Všeobecná teória relativity súvisí s Newtonovou teóriou gravitácie. Newton uviedol, že gravitácia je neviditeľná sila, ktorá k sebe priťahuje predmety. Ale prostredníctvom svojej teórie Einstein tvrdil, že gravitácia je zakrivenie časopriestoru spôsobené hmotou objektu. Toto zakrivenie má vplyv na čas: čím väčšia je gravitácia, tým pomalší čas bude cestovať v zakrivení časopriestoru.