Общата теория на относителността последователна ли е? Отговаря ли на физическата реалност?

За тази теория се казваше, че само трима души в света я разбират и когато математиците се опитаха да изразят в числа какво следва от нея, самият автор - Алберт Айнщайн - се пошегува, че сега е престанал да я разбира.

Специалната и общата теория на относителността са неразделна част от доктрината, върху която се изграждат съвременните научни възгледи за устройството на света.

"Година на чудесата"

През 1905 г. Annalen der Physik (Анали на физиката), водещо германско научно издание, публикува една след друга четири статии на 26-годишния Алберт Айнщайн, който е работил като екзаминер от 3-ти клас - дребен чиновник - във Федералната служба за Патентиране на изобретения в Берн. Той и преди е сътрудничил на списанието, но публикуването на толкова много статии за една година е изключително събитие. Стана още по-забележително, когато стойността на идеите, съдържащи се във всяка от тях, стана ясна.

В първата от статиите бяха изразени мисли за квантовата природа на светлината и бяха разгледани процесите на поглъщане и освобождаване на електромагнитно излъчване. На тази основа за първи път беше обяснен фотоелектричният ефект - излъчването на електрони от материята, избити от фотони на светлината, бяха предложени формули за изчисляване на количеството освободена енергия в този случай. Именно за теоретичната разработка на фотоелектричния ефект, поставил началото на квантовата механика, а не за постулатите на теорията на относителността, Айнщайн ще бъде удостоен с Нобелова награда за физика през 1922 г.

В друга статия бяха положени основите за приложни области на физическата статистика, основани на изследването на брауновото движение на най-малките частици, суспендирани в течност. Айнщайн предлага методи за търсене на модели на флуктуации - случайни и случайни отклонения на физическите величини от техните най-вероятни стойности.

И накрая, в статиите „За електродинамиката на движещи се тела“ и „Зависи ли инерцията на тялото от съдържанието на енергия в него?“ съдържаше зародишите на това, което ще бъде обозначено в историята на физиката като теорията на относителността на Алберт Айнщайн, или по-скоро нейната първа част - SRT - специалната теория на относителността.

Извори и предшественици

В края на 19 век на много физици изглеждаше, че повечето от глобалните проблеми на Вселената са решени, основните открития са направени и човечеството ще трябва само да използва натрупаните знания, за да ускори мощно технологичния прогрес. Само някои теоретични несъответствия развалиха хармоничната картина на Вселената, изпълнена с етер и живееща според неизменните закони на Нютон.

Хармонията беше развалена от теоретичните изследвания на Максуел. Неговите уравнения, които описват взаимодействията на електромагнитните полета, противоречат на общоприетите закони на класическата механика. Това се отнасяше до измерването на скоростта на светлината в динамични референтни системи, когато принципът на относителността на Галилей престана да работи - математическият модел на взаимодействието на такива системи при движение със скоростта на светлината доведе до изчезването на електромагнитните вълни.

Освен това етерът, който трябваше да съгласува едновременното съществуване на частици и вълни, макро и микрокосмос, не се поддаде на откриване. Експериментът, проведен през 1887 г. от Албърт Майкелсън и Едуард Морли, имаше за цел да открие "ефирния вятър", който неизбежно трябваше да бъде записан от уникално устройство - интерферометър. Експериментът продължи цяла година - времето на пълната революция на Земята около Слънцето. Планетата трябваше да се движи срещу етерния поток в продължение на половин година, етерът трябваше да „духа в платната“ на Земята в продължение на половин година, но резултатът беше нулев: никакво изместване на светлинните вълни под въздействието на етера не беше намерени, което поставя под съмнение самото съществуване на етера.

Лоренц и Поанкаре

Физиците се опитаха да намерят обяснение за резултатите от експериментите за откриване на етера. Хендрик Лоренц (1853-1928) предлага своя математически модел. Той върна към живот ефирното запълване на пространството, но само при много условно и изкуствено предположение, че при движение в етера обектите могат да се свиват по посока на движението. Този модел е завършен от великия Анри Поанкаре (1854-1912).

В трудовете на тези двама учени за първи път се появяват концепции, които до голяма степен представляват основните постулати на теорията на относителността и това не позволява на обвиненията на Айнщайн в плагиатство да отшумят. Те включват условността на концепцията за едновременност, хипотезата за постоянството на скоростта на светлината. Поанкаре призна, че законите на механиката на Нютон изискват преработване при високи скорости, той направи заключение за относителността на движението, но в приложение към етерната теория.

Специална теория на относителността - SRT

Проблемите за правилното описание на електромагнитните процеси станаха мотивация за избора на тема за теоретични разработки, а статиите на Айнщайн, публикувани през 1905 г., съдържаха интерпретация на конкретен случай - равномерно и праволинейно движение. До 1915 г. се формира общата теория на относителността, която обяснява взаимодействията и гравитационните взаимодействия, но първата е теорията, наречена специална.

Специалната теория на относителността на Айнщайн може да се обобщи в два основни постулата. Първият разширява действието на принципа на относителността на Галилей върху всички физически явления, а не само върху механичните процеси. В по-обща форма се казва: Всички физични закони са еднакви за всички инерционни (движещи се равномерно праволинейно или в покой) отправни системи.

Второто твърдение, което съдържа специалната теория на относителността: скоростта на разпространение на светлината във вакуум за всички инерциални отправни системи е една и съща. Освен това се прави по-глобално заключение: скоростта на светлината е максималната стойност на скоростта на предаване на взаимодействията в природата.

В математическите изчисления на SRT е дадена формулата E=mc², която се е появявала във физически публикации и преди, но благодарение на Айнщайн тя става най-известната и популярна в историята на науката. Изводът за еквивалентността на масата и енергията е най-революционната формула на теорията на относителността. Концепцията, че всеки обект с маса съдържа огромно количество енергия, стана основа за развитието на използването на ядрената енергия и най-вече доведе до появата на атомната бомба.

Ефекти на специалната теория на относителността

От SRT следват няколко следствия, които се наричат ​​релативистични (относителност английски - относителност) ефекти. Забавянето на времето е едно от най-поразителните. Неговата същност е, че в подвижна референтна система времето тече по-бавно. Изчисленията показват, че на космически кораб, извършил хипотетичен полет до звездната система Алфа Кентавър и обратно със скорост 0,95 c (c е скоростта на светлината), ще изминат 7,3 години, а на Земята - 12 години. Такива примери често се дават, когато се обяснява теорията на относителността за манекени, както и свързания с нея парадокс на близнаците.

Друг ефект е намаляването на линейните размери, т.е. от гледна точка на наблюдателя обектите, движещи се спрямо него със скорост, близка до c, ще имат по-малки линейни размери в посоката на движение от собствената си дължина. Този ефект, предвиден от релативистката физика, се нарича свиване на Лоренц.

Според законите на релативистичната кинематика масата на движещ се обект е по-голяма от масата на покой. Този ефект става особено значим при разработването на инструменти за изследване на елементарни частици - трудно е да си представим работата на LHC (Голям адронен колайдер), без да го вземем предвид.

космическо време

Един от най-важните компоненти на SRT е графично представяне на релативистичната кинематика, специална концепция за едно пространство-време, предложена от немския математик Херман Минковски, който по едно време е бил учител по математика на ученик на Алберт Айнщайн.

Същността на модела на Минковски се състои в напълно нов подход за определяне на позицията на взаимодействащи обекти. Специалната теория на относителността на времето обръща специално внимание. Времето става не просто четвъртата координата на класическата триизмерна координатна система, времето не е абсолютна стойност, а неделима характеристика на пространството, което приема формата на пространствено-времеви континуум, графично изразен като конус, в който всички се осъществяват взаимодействия.

Такова пространство в теорията на относителността, с развитието си до по-общ характер, по-късно беше подложено на допълнителна кривина, което направи такъв модел подходящ и за описание на гравитационни взаимодействия.

По-нататъшно развитие на теорията

SRT не намери веднага разбиране сред физиците, но постепенно се превърна в основен инструмент за описание на света, особено света на елементарните частици, който се превърна в основен предмет на изучаване на физическата наука. Но задачата за допълване на SRT с обяснение на гравитационните сили беше много актуална и Айнщайн не спря да работи, усъвършенствайки принципите на общата теория на относителността - GR. Математическата обработка на тези принципи отне доста дълго време - около 11 години, като в нея участваха специалисти от областите на точните науки, съседни на физиката.

Така водещият математик от онова време Дейвид Хилбърт (1862-1943), който стана един от съавторите на уравненията на гравитационното поле, направи огромен принос. Те бяха последният камък в изграждането на красива сграда, която получи името - общата теория на относителността, или GR.

Обща теория на относителността - GR

Съвременната теория на гравитационното поле, теорията за структурата "пространство-време", геометрията на "пространството-време", законът за физическите взаимодействия в неинерциални отправни системи - всичко това са различните имена, които Алберт Айнщайн нарича общата теория на относителността е надарена с.

Теорията за универсалната гравитация, която дълго време определя възгледите на физическата наука за гравитацията, за взаимодействията на обекти и полета с различни размери. Парадоксално, но основният му недостатък беше неосезаемостта, илюзорността, математическата природа на неговата същност. Между звездите и планетите имаше празнота, привличането между небесните тела се обясняваше с действието на определени сили на далечни разстояния, при това мигновени. Общата теория на относителността на Алберт Айнщайн изпълни гравитацията с физическо съдържание, представи я като пряк контакт на различни материални обекти.

Геометрията на гравитацията

Основната идея, с която Айнщайн обяснява гравитационните взаимодействия, е много проста. Той обявява физическия израз на силите на гравитацията за пространство-време, надарено с доста осезаеми характеристики - метрика и деформации, които се влияят от масата на обекта, около който се образуват такива кривини. По едно време на Айнщайн дори се приписват призиви за връщане към теорията на Вселената на концепцията за етера като еластична материална среда, която запълва пространството. Той също така обясни, че му е било трудно да нарече вещество, което има много качества, което може да се опише като вакуум.

По този начин гравитацията е проявление на геометричните свойства на четириизмерното пространство-време, което е определено в SRT като неизвито, но в по-общи случаи е надарено с кривина, която определя движението на материалните обекти, които са дадени същото ускорение в съответствие с принципа на еквивалентността, обявен от Айнщайн.

Този фундаментален принцип на теорията на относителността обяснява много от "тесните места" на Нютоновата теория за универсалната гравитация: кривината на светлината, наблюдавана, когато тя преминава близо до масивни космически обекти по време на някои астрономически явления и, отбелязано от древните, същото ускорение на падането на телата, независимо от тяхната маса.

Моделиране на кривината на пространството

Често срещан пример, който обяснява общата теория на относителността за манекени, е представянето на пространство-времето под формата на батут - еластична тънка мембрана, върху която са разположени предмети (най-често топки), имитиращи взаимодействащи обекти. Тежките топки огъват мембраната, образувайки фуния около тях. По-малка топка, пусната на повърхността, се движи в пълно съответствие със законите на гравитацията, като постепенно се търкаля във вдлъбнатините, образувани от по-масивни обекти.

Но този пример е доста произволен. Реалното пространство-време е многоизмерно, кривината му също не изглежда толкова елементарна, но принципът на формиране на гравитационното взаимодействие и същността на теорията на относителността стават ясни. Във всеки случай, все още не съществува хипотеза, която би обяснила по-логично и последователно теорията за гравитацията.

Доказателства за истината

Общата теория на относителността бързо започна да се разглежда като мощна основа, върху която може да се изгради съвременната физика. Теорията на относителността от самото начало поразява със своята хармония и хармония, и то не само специалистите, а скоро след появата й започва да се потвърждава и от наблюдения.

Най-близката точка до Слънцето - перихелият - на орбитата на Меркурий постепенно се измества спрямо орбитите на други планети в Слънчевата система, която беше открита още в средата на 19 век. Такова движение - прецесия - не намери разумно обяснение в рамките на теорията на всемирното привличане на Нютон, но беше изчислено с точност въз основа на общата теория на относителността.

Слънчевото затъмнение, настъпило през 1919 г., предостави възможност за още едно доказателство за общата теория на относителността. Артър Едингтън, който на шега се нарече вторият човек от тримата, които разбират основите на теорията на относителността, потвърди отклоненията, предсказани от Айнщайн по време на преминаването на фотони от светлина близо до звездата: по време на затъмнението се наблюдава изместване на очевидното положение на някои звезди стана забележимо.

Експериментът за откриване на забавяне на часовника или гравитационно червено отместване е предложен от самия Айнщайн, наред с други доказателства за общата теория на относителността. Едва след много години беше възможно да се подготви необходимото експериментално оборудване и да се проведе този експеримент. Изместването на гравитационната честота на радиацията от предавателя и приемника, раздалечени по височина, се оказа в границите, предвидени от общата теория на относителността, а физиците от Харвард Робърт Паунд и Глен Ребка, които проведоха този експеримент, само увеличиха точността на измервания и формулата на теорията на относителността отново се оказа правилна.

Теорията на относителността на Айнщайн винаги присъства в обосновката на най-значимите проекти за изследване на космоса. Накратко можем да кажем, че той се е превърнал в инженерен инструмент за специалисти, по-специално занимаващи се със сателитни навигационни системи - GPS, GLONASS и др. Невъзможно е да се изчислят координатите на обект с необходимата точност, дори в сравнително малко пространство, без да се вземат предвид забавянията на сигналите, предсказани от общата теория на относителността. Особено ако говорим за обекти, отдалечени на космически разстояния, където грешката в навигацията може да бъде огромна.

Създател на теорията на относителността

Алберт Айнщайн е бил още млад мъж, когато е публикувал основите на теорията на относителността. Впоследствие му станаха ясни неговите недостатъци и несъответствия. По-специално, основният проблем на GR беше невъзможността да прерасне в квантовата механика, тъй като описанието на гравитационните взаимодействия използва принципи, които са коренно различни един от друг. В квантовата механика се разглежда взаимодействието на обектите в едно пространство-време, а според Айнщайн самото това пространство формира гравитацията.

Написването на "формулата на всичко съществуващо" - единна теория на полето, която да елиминира противоречията на общата теория на относителността и квантовата физика, беше целта на Айнщайн в продължение на много години, той работи върху тази теория до последния час, но не постигна успех. Проблемите на общата теория на относителността се превърнаха в стимул за много теоретици в търсенето на по-съвършени модели на света. Така се появиха струнните теории, примковата квантова гравитация и много други.

Личността на автора на общата теория на относителността остави следа в историята, сравнима със значението за науката на самата теория на относителността. Тя не оставя безразлична и досега. Самият Айнщайн се чудеше защо на него и работата му се обръща толкова много внимание от хора, които нямат нищо общо с физиката. Благодарение на личните си качества, известен ум, активна политическа позиция и дори изразителен външен вид, Айнщайн стана най-известният физик на Земята, герой на много книги, филми и компютърни игри.

Краят на живота му е описан драматично от мнозина: той беше самотен, смяташе себе си за виновен за появата на най-ужасното оръжие, превърнало се в заплаха за целия живот на планетата, неговата теория за единното поле остана нереалистична мечта, но думите на Айнщайн, изречено малко преди смъртта му, може да се счита за най-добрият резултат, че той е изпълнил задачата си на Земята. Трудно е да се спори с това.

Специалната теория на относителността (SRT) или частната теория на относителността е теорията на Алберт Айнщайн, публикувана през 1905 г. в труда "За електродинамиката на движещите се тела" (Albert Einstein - Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik, IV. Folge 17. Seite 891- 921 юни 1905 г.).

Той обяснява движението между различни инерционни отправни системи или движението на тела, движещи се едно спрямо друго с постоянна скорост. В този случай нито един от обектите не трябва да се приема като референтна рамка, а трябва да се разглеждат относително един спрямо друг. SRT осигурява само 1 случай, когато 2 тела не променят посоката на движение и се движат равномерно.

Законите на специалната теория на относителността престават да действат, когато едно от телата промени траекторията на движение или увеличи скоростта. Тук се провежда общата теория на относителността (ОТО), която дава обща интерпретация на движението на обектите.

Двата постулата, на които се основава теорията на относителността са:

1. Принципът на относителността- Според него във всички съществуващи отправни системи, които се движат една спрямо друга с постоянна скорост и не променят посоката си, действат едни и същи закони.
2. Принципът на скоростта на светлината- Скоростта на светлината е еднаква за всички наблюдатели и не зависи от скоростта на тяхното движение. Това е най-високата скорост и нищо в природата няма по-голяма скорост. Скоростта на светлината е 3*10^8 m/s.

Алберт Айнщайн взема за основа експериментални, а не теоретични данни. Това беше един от компонентите на неговия успех. Новите експериментални данни послужиха като основа за създаването на нова теория.

От средата на 19-ти век физиците търсят нова мистериозна среда, наречена етер. Предполага се, че етерът може да преминава през всички обекти, но не участва в тяхното движение. Според вярванията за етера, чрез промяна на скоростта на зрителя спрямо етера се променя и скоростта на светлината.

Айнщайн, доверявайки се на експериментите, отхвърли концепцията за нова етерна среда и прие, че скоростта на светлината винаги е постоянна и не зависи от никакви обстоятелства, като скоростта на самия човек.

Времеви интервали, разстояния и тяхната равномерност

Специалната теория на относителността свързва времето и пространството. В Материалната Вселена има 3 известни в космоса: дясно и ляво, напред и назад, нагоре и надолу. Ако добавим към тях друго измерение, наречено време, тогава това ще формира основата на пространствено-времевия континуум.

Ако се движите с бавна скорост, вашите наблюдения няма да съвпадат с тези на хора, които се движат по-бързо.

По-късни експерименти потвърдиха, че пространството, както и времето, не може да се възприема по един и същи начин: нашето възприятие зависи от скоростта на движение на обектите.

Връзката на енергията с масата

Айнщайн излезе с формула, която комбинира енергия с маса. Тази формула е широко разпространена във физиката и е позната на всеки ученик: E=m*s², при което Е-енергия; m- телесна маса, c-скоростразпространение на светлината.

Масата на тялото нараства пропорционално на увеличаването на скоростта на светлината. Ако се достигне скоростта на светлината, масата и енергията на тялото стават безразмерни.

С увеличаване на масата на обекта става по-трудно да се постигне увеличаване на неговата скорост, т.е. за тяло с безкрайно голяма материална маса е необходима безкрайна енергия. Но в действителност това е невъзможно да се постигне.

Теорията на Айнщайн комбинира две отделни позиции: позицията на масата и позицията на енергията в един общ закон. Това направи възможно преобразуването на енергията в материална маса и обратно.

Само мързеливият не знае за учението на Алберт Айнщайн, което свидетелства за относителността на всичко, което се случва в този смъртен свят. Почти сто години се водят спорове не само в света на науката, но и в света на практикуващите физици. Теорията на относителността на Айнщайн, описана с прости думидоста достъпен и не е тайна за непосветените.

Във връзка с

Няколко общи въпроса

Като се вземат предвид особеностите на теоретичните учения на великия Алберт, неговите постулати могат да бъдат разглеждани двусмислено от най-различни течения на теоретичните физици, доста високи научни школи, както и привърженици на ирационалното течение на физико-математическата школа.

Още в началото на миналия век, когато имаше бум на научната мисъл и на фона на социалните промени започнаха да се появяват определени научни течения, се появи теорията за относителността на всичко, в което живее човек. Без значение как нашите съвременници оценяват тази ситуация, всичко в реалния свят наистина не е статично, Специалната теория на относителността на Айнщайн:

• Времената се менят, променят се възгледите и мисловното мнение на обществото по определени проблеми в социален план;
• Социалните основи и мирогледът по отношение на учението за вероятността в различни държавни системи и при специални условия за развитие на обществото са се променили с течение на времето и под влиянието на други обективни механизми.
• Как се формират възгледите на обществото по проблемите на общественото развитие, такова е отношението и мненията за него Теориите на Айнщайн за времето.

важно! Теорията на Айнщайн за гравитациятабеше основа за системни спорове сред най-авторитетните учени, както в началото на неговото развитие, така и по време на неговото завършване. Говореха за нея, имаше много спорове, тя стана тема на разговор в най-високопоставените салони в различни страни.

Учените го обсъждаха, това беше предмет на разговор. Имаше дори такава хипотеза, че учението е достъпно за разбиране само на трима души от научния свят. Когато дойде времето да се обяснят постулатите, жреците на най-мистериозната от науките, евклидовата математика, започнаха. Тогава беше направен опит да се изгради нейният цифров модел и същите математически проверени последствия от нейното действие върху световното пространство, тогава авторът на хипотезата призна, че е станало много трудно да се разбере дори това, което е създал. И така, какво е обща теория на относителността,Какво изследваи какво приложение намери в съвременния свят?

История и корени на теорията

Днес в по-голямата част от случаите постиженията на великия Айнщайн накратко се наричат ​​пълно отричане на това, което първоначално е било непоклатима константа. Именно това откритие направи възможно да се опровергае това, което е известно на всички ученици като физически бином.

Повечето от населението на света, по един или друг начин, внимателно и замислено или повърхностно, дори веднъж, се обърна към страниците на великата книга - Библията.

Именно в него можете да прочетете за това, което се превърна в истинско потвърждение същността на доктрината- върху което работи млад американски учен в началото на миналия век. Фактите за левитация и други доста често срещани неща в историята на Стария завет някога са се превърнали в чудеса в съвременните времена. Етерът е пространство, в което човек е живял съвсем различен живот. Особеностите на живота в ефир са изследвани от много световни знаменитости в областта на природните науки. И Теорията на Айнщайн за гравитациятапотвърди, че описаното в древната книга е истина.

Трудовете на Хендрик Лоренц и Анри Поанкаре направиха възможно експерименталното откриване на определени характеристики на етера. На първо място, това са работи по създаването на математически модели на света. Основата беше практическо потвърждение, че когато материалните частици се движат в етерното пространство, те се свиват спрямо посоката на движение.

Трудовете на тези велики учени позволиха да се създаде основата за основните постулати на доктрината. Именно този факт дава постоянен материал за твърдението, че произведенията на нобеловия лауреат и Релативистката теория на Албертбяха и все още са плагиатство. Много учени днес твърдят, че много постулати са били приети много по-рано, например:

• Понятието за условна едновременност на събитията;
• Принципи на константната биномна хипотеза и критерии за скоростта на светлината.

Какво да направите, за да разбират теорията на относителността? Въпросът е в миналото. Именно в произведенията на Поанкаре беше изразена хипотезата, че високите скорости в законите на механиката трябва да бъдат преосмислени. Благодарение на изказванията на френския физик научният свят научи колко относително е движението в проекцията спрямо теорията за етерното пространство.

В статичната наука се разглежда голямо количество физически процеси за различни материални обекти, движещи се с . Постулатите на общата концепция описват процесите, протичащи с ускоряващи се обекти, обясняват съществуването на частици гравитон и собствената гравитация. Същността на теорията на относителносттав обяснението на тези факти, които преди са били глупост за учените. Ако е необходимо да се опишат характеристиките на движението и законите на механиката, връзката на пространството и времевия континуум в условия на приближаване на скоростта на светлината, трябва да се прилагат изключително постулатите на теорията на относителността.

За теорията кратко и ясно

Как учението на великия Алберт е толкова различно от това, което са правили физиците преди него? Преди това физиката беше доста статична наука, която разглеждаше принципите на развитие на всички процеси в природата в сферата на системата „тук, днес и сега“. Айнщайн направи възможно да се види всичко, което се случва наоколо не само в триизмерното пространство, но и във връзка с различни обекти и точки във времето.

внимание!През 1905г. когато Айнщайн публикува своята теория на относителността, това позволи да се обясни и по достъпен начин да се интерпретира движението между различни инерционни изчислителни системи.

Основните му разпоредби са съотношението на постоянните скорости на два обекта, движещи се един спрямо друг, вместо да се вземе един от обектите, който може да се приеме като един от абсолютните референтни фактори.

Особеност на доктринатасе крие във факта, че може да се разглежда във връзка с един изключителен случай. Основни фактори:

1. Изправеност на посоката на движение;
2. Равномерност на движението на материално тяло.

При промяна на посоката или други прости параметри, когато материално тяло може да се ускори или да се обърне настрани, законите на статичната теория на относителността не са валидни. В този случай влизат в сила общите закони на относителността, които могат да обяснят движението на материалните тела в обща ситуация. Така Айнщайн намерил обяснение за всички принципи на взаимодействието на физическите тела едно с друго в космоса.

Принципи на теорията на относителността

Принципи на доктрината

Твърдението за относителността е обект на най-оживените дискусии от сто години насам. Повечето учени разглеждат различни приложения на постулати като приложения на два принципа на физиката. И този път е най-популярният в областта на приложната физика. Основни постулати теория на относителността интересни факти, което днес намери неопровержимо потвърждение:

• Принципът на относителността. Запазване на съотношението на телата по всички закони на физиката. Приемайки ги като инерционни отправни системи, които се движат с постоянни скорости една спрямо друга.
• Постулат за скоростта на светлината. Той остава непроменлива константа във всички ситуации, независимо от скоростта и връзката с източниците на светлина.

Въпреки противоречията между новото учение и основните постулати на една от най-точните науки, основана на постоянни статични показатели, новата хипотеза привличаше със свеж поглед към света наоколо. Успехът на учения беше осигурен, което беше потвърдено от присъждането му на Нобелова награда в областта на точните науки.

Какво причини такава огромна популярност и Как Айнщайн открива своята теория на относителността?? Тактиката на младия учен.

1. Досега световноизвестни учени са излагали теза и едва след това са извършвали редица практически изследвания. Ако в даден момент бяха получени данни, които не отговарят на общата концепция, те бяха признати за погрешни с обобщаване на причините.
2. Младият гений използва коренно различна тактика, поставя практически опити, те са серийни. Получените резултати, въпреки факта, че по някакъв начин не могат да се впишат в концептуалната серия, подредени в последователна теория. И никакви "грешки" и "грешки", всички моменти хипотези на относителността, примерии резултатите от наблюденията ясно се вписват в революционната теоретична доктрина.
3. Бъдещият нобелов лауреат отрече необходимостта от изследване на мистериозния етер, в който се разпространяват светлинни вълни. Убеждението, че етерът съществува, е довело до редица значителни погрешни схващания. Основният постулат е изменението на скоростите на светлинния лъч спрямо този, наблюдаващ процеса в ефирната среда.

Относителност за манекени

Теорията на относителността е най-простото обяснение

Заключение

Основното постижение на учения е доказателството за хармонията и единството на такива величини като пространство и време. Фундаменталната природа на връзката на тези два континуума като част от три измерения, съчетана с измерението на времето, направи възможно научаването на много тайни от природата на материалния свят. Благодарение на Теорията на Айнщайн за гравитациятастана достъпно за изучаване на дълбочините и други постижения на съвременната наука, тъй като пълните възможности на учението не са използвани досега.

Общата теория на относителността, заедно със специалната теория на относителността, е брилянтното дело на Алберт Айнщайн, който в началото на 20 век преобърна представата на физиците за света. Сто години по-късно общата теория на относителността е основната и най-важна теория на физиката в света и заедно с квантовата механика претендира да бъде един от двата крайъгълни камъка на „теорията на всичко“. Общата теория на относителността описва гравитацията като следствие от кривината на пространство-времето (обединени в едно цяло в общата теория на относителността) под влиянието на масата. Благодарение на общата теория на относителността учените са извели много константи, тествали са куп необясними явления и са стигнали до неща като черни дупки, тъмна материя и тъмна енергия, разширяването на Вселената, Големия взрив и много други. GTR също наложи вето върху скоростта на светлината, като по този начин буквално ни затвори в нашия съсед (слънчевата система), но остави вратичка под формата на червееви дупки - къси възможни пътища през пространство-времето.

Служител на университета RUDN и неговите бразилски колеги поставиха под съмнение концепцията за използване на стабилни червееви дупки като портали към различни точки в пространство-времето. Резултатите от изследването им са публикувани в Physical Review D. – доста разпространено клише в научната фантастика. Червеевата дупка или „червеева дупка“ е вид тунел, който свързва отдалечени точки в пространството или дори две вселени, като извива пространство-времето.

Дори в края на 19 век повечето учени са били склонни към гледната точка, че физическата картина на света е основно изградена и ще остане непоклатима и в бъдеще - трябва да се изяснят само детайлите. Но през първите десетилетия на двадесети век физическите възгледи се променят радикално. Това е резултат от "каскада" от научни открития, направени през изключително кратък исторически период, обхващащ последните години на 19-ти век и първите десетилетия на 20-ти, много от които изобщо не се вписват в представянето на обикновения човек. опит. Ярък пример е теорията на относителността, създадена от Алберт Айнщайн (1879-1955).

Теория на относителността- физическа теория на пространство-времето, т.е. теория, която описва универсалните пространствено-времеви свойства на физическите процеси. Терминът е въведен през 1906 г. от Макс Планк, за да подчертае ролята на принципа на относителността.
в специалната теория на относителността (и по-късно общата теория на относителността).

В тесен смисъл теорията на относителността включва специална и обща теория на относителността. Специална теория на относителността(наричано по-долу SRT) се отнася до процеси, при изследването на които гравитационните полета могат да бъдат пренебрегнати; обща теория на относителността(наричана по-долу GR) е теория за гравитацията, която обобщава тази на Нютон.

Специален, или частна теория на относителността е теория за структурата на пространство-времето. За първи път е въведен през 1905 г. от Алберт Айнщайн в неговия труд „За електродинамиката на движещите се тела“. Теорията описва движението, законите на механиката, както и пространствено-времевите отношения, които ги определят, при всяка скорост на движение,
включително такива, близки до скоростта на светлината. Класическа нютонова механика
в рамките на SRT е приближение за ниски скорости.

Една от причините за успеха на Алберт Айнщайн е, че той поставя експерименталните данни пред теоретичните. Когато редица експерименти показаха резултати, които противоречат на общоприетата теория, много физици решиха, че тези експерименти са погрешни.

Алберт Айнщайн е един от първите, които решават да изградят нова теория, базирана на нови експериментални данни.

В края на 19 век физиците са в търсене на мистериозен етер - среда, в която според общоприетите предположения е трябвало да се разпространяват светлинни вълни, подобно на акустичните вълни, за чието разпространение е необходим въздух или друга среда - твърди, течни или газообразни. Вярата в съществуването на етера доведе до убеждението, че скоростта на светлината трябва да се променя със скоростта на наблюдателя по отношение на етера. Алберт Айнщайн изоставя концепцията за етера и приема, че всички физически закони, включително скоростта на светлината, остават непроменени независимо от скоростта на наблюдателя - както показват експериментите.

SRT обясни как да интерпретира движенията между различни инерционни референтни системи - просто казано, обекти, които се движат с постоянна скорост един спрямо друг. Айнщайн обясни, че когато два обекта се движат с постоянна скорост, трябва да се вземе предвид тяхното движение един спрямо друг, вместо да се приема един от тях като абсолютна референтна система. Така че, ако двама астронавти летят на два космически кораба и искат да сравнят своите наблюдения, единственото нещо, което трябва да знаят, е тяхната скорост един спрямо друг.

Специалната теория на относителността разглежда само един специален случай (оттук и името), когато движението е право и равномерно.

Въз основа на невъзможността за откриване на абсолютно движение Алберт Айнщайн заключава, че всички инерционни отправни системи са равни. Той формулира два важни постулата, които формират основата на нова теория за пространството и времето, наречена Специална теория на относителността (SRT):

1. Принципът на относителността на Айнщайн - този принцип беше обобщение на принципа на относителността на Галилей (твърди същото, но не за всички закони на природата, а само за законите на класическата механика, оставяйки отворен въпроса за приложимостта на принципа на относителността към оптиката и електродинамиката) към всяко физическо. Казва: всички физически процеси при едни и същи условия в инерциалните отправни системи (ИСС) протичат по един и същи начин. Това означава, че никакви физически експерименти, проведени в затворен IRF, не могат да определят дали той е в покой или се движи равномерно и праволинейно. По този начин всички IFR са абсолютно равни и физическите закони са инвариантни по отношение на избора на IFR (т.е. уравненията, изразяващи тези закони, имат една и съща форма във всички инерциални референтни системи).

2. Принципът на постоянството на скоростта на светлината- скоростта на светлината във вакуум е постоянна и не зависи от движението на източника и приемника на светлина. То е еднакво във всички посоки и във всички инерциални отправни системи. Скоростта на светлината във вакуум - пределната скорост в природата -това е една от най-важните физически константи, така наречените световни константи.

Най-важната последица от SRT беше известната Формулата на Айнщайн за връзката между маса и енергия E \u003d mc 2 (където C е скоростта на светлината), което показва единството на пространството и времето, изразено в съвместна промяна на техните характеристики в зависимост от концентрацията на масите и тяхното движение и потвърдено от данните на съвременната физика. Времето и пространството вече не се разглеждат независимо едно от друго и възниква идеята за пространствено-времевия четириизмерен континуум.

Според теорията на великия физик, когато скоростта на едно материално тяло се увеличава, доближавайки скоростта на светлината, се увеличава и неговата маса. Тези. колкото по-бързо се движи един обект, толкова по-тежък става. В случай на достигане на скоростта на светлината, масата на тялото, както и неговата енергия, стават безкрайни. Колкото по-тежко е тялото, толкова по-трудно е да се увеличи скоростта му; необходимо е безкрайно количество енергия за ускоряване на тяло с безкрайна маса, така че е невъзможно материалните обекти да достигнат скоростта на светлината.

В теорията на относителността „два закона – законът за запазване на масата и законът за запазване на енергията – губят своята валидност независимо един от друг и се оказват обединени в един закон, който може да се нарече закон за запазване на енергията или маса." Поради фундаменталната връзка между тези две понятия материята може да се превърне в енергия и обратно – енергията в материя.

Обща теория на относителността- Теорията за гравитацията, публикувана от Айнщайн през 1916 г., върху която той работи в продължение на 10 години. Това е по-нататъшно развитие на специалната теория на относителността. Ако материалното тяло ускори или се завърти настрани, законите на SRT вече не важат. Тогава влиза в сила ОТО, което обяснява движенията на материалните тела в общия случай.

В общата теория на относителността се постулира, че гравитационните ефекти са причинени не от силовото взаимодействие на телата и полетата, а от деформацията на самото пространство-време, в което се намират. Тази деформация е свързана по-специално с наличието на маса-енергия.

Общата теория на относителността в момента е най-успешната теория за гравитацията, добре подкрепена от наблюдения. Общата теория на относителността е обобщила SRT до ускорени, т.е. неинерционни системи. Основните принципи на общата теория на относителността са следните:

- ограничаване на приложимостта на принципа за постоянство на скоростта на светлината до области, където гравитационните сили могат да бъдат пренебрегнати(където гравитацията е силна, скоростта на светлината се забавя);

- разширяване на принципа на относителността към всички движещи се системи(и не само инерционни).

В общата теория на относителността или теорията на гравитацията той също изхожда от експерименталния факт за еквивалентността на инертните и гравитационните маси или еквивалентността на инерционните и гравитационните полета.

Принципът на еквивалентността играе важна роля в науката. Винаги можем директно да изчислим действието на инерционните сили върху всяка физическа система и това ни дава възможност да познаваме действието на гравитационното поле, абстрахирайки се от неговата нееднородност, която често е много незначителна.

От GR са направени редица важни заключения:

1. Свойствата на пространство-времето зависят от движещата се материя.

2. Лъч светлина, който има инертна и следователно гравитационна маса, трябва да бъде огънат в гравитационното поле.

3. Честотата на светлината под въздействието на гравитационното поле трябва да се измести към по-ниски стойности.

Дълго време имаше малко експериментални потвърждения на общата теория на относителността. Съгласието между теория и експеримент е доста добро, но чистотата на експериментите е нарушена от различни сложни странични ефекти. Ефектът от кривината на пространство-времето обаче може да бъде открит дори в умерени гравитационни полета. Много чувствителни часовници, например, могат да открият забавяне на времето на повърхността на Земята. За да се разшири експерименталната база на общата теория на относителността, през втората половина на 20-ти век са проведени нови експерименти: тествана е еквивалентността на инертната и гравитационната маса (включително чрез лазерно измерване на Луната);
с помощта на радар е изяснено движението на перихелия на Меркурий; измерено е гравитационното отклонение на радиовълните от Слънцето, планетите от Слънчевата система са локализирани с радар; беше оценено влиянието на гравитационното поле на Слънцето върху радиокомуникациите с космически кораби, изпратени до далечните планети на Слънчевата система и др. Всички те по един или друг начин потвърдиха прогнозите, получени на базата на общата теория на относителността.

И така, специалната теория на относителността се основава на постулатите за постоянството на скоростта на светлината и еднаквостта на законите на природата във всички физически системи, а основните резултати, до които стига, са следните: относителността на свойствата на пространство-времето; относителност на масата и енергията; еквивалентност на тежки и инертни маси.

Най-значимият резултат от общата теория на относителността от философска гледна точка е установяването на зависимостта на пространствено-времевите свойства на околния свят от местоположението и движението на гравитиращите маси. Дължи се на влиянието на телата
при големи маси има кривина на пътищата на движение на светлинните лъчи. Следователно гравитационното поле, създадено от такива тела, в крайна сметка определя пространствено-времевите свойства на света.

Специалната теория на относителността се абстрахира от действието на гравитационните полета и затова нейните заключения са приложими само за малки области от пространство-времето. Основната разлика между общата теория на относителността и предшестващите я фундаментални физични теории е в отхвърлянето на редица стари концепции и формулирането на нови. Заслужава да се каже, че общата теория на относителността направи истинска революция в космологията. На негова основа са се появили различни модели на Вселената.