Az általános relativitáselmélet konzisztens? Megfelel a fizikai valóságnak?

Erről az elméletről azt mondták, hogy a világon csak hárman értik, és amikor a matematikusok megpróbálták számokkal kifejezni, ami ebből következik, maga a szerző - Albert Einstein - viccelődött, hogy most már nem értette.

A speciális és az általános relativitáselmélet elválaszthatatlan részei annak a doktrínának, amelyre a világ szerkezetére vonatkozó modern tudományos nézetek épülnek.

"A csodák éve"

1905-ben az Annalen der Physik (Fizika Évkönyvei), egy vezető német tudományos publikáció egymás után négy cikket közölt a 26 éves Albert Einsteintől, aki a Szövetségi Hivatal 3. osztályú vizsgáztatójaként – kishivatalnokként – dolgozott. Szabadalmi találmányok Bernben. A folyóirattal korábban is együttműködött, de egy év alatt ennyi újság megjelenése rendkívüli esemény volt. Még kiemelkedőbbé vált, amikor az egyes gondolatok értéke világossá vált.

A cikkek közül az elsőben a fény kvantumtermészetéről fogalmaztak meg gondolatokat, az elektromágneses sugárzás elnyelésének és kibocsátásának folyamatait. Ezen az alapon először megmagyarázták a fotoelektromos hatást - az anyag által kibocsátott elektronok, amelyeket a fény fotonjai kiütöttek, képleteket javasoltak az ebben az esetben felszabaduló energia mennyiségének kiszámítására. A kvantummechanika kezdetét jelentő fotoelektromos hatás elméleti fejlesztéséért, nem pedig a relativitáselmélet posztulátumaiért kapja Einstein 1922-ben a fizikai Nobel-díjat.

Egy másik cikkben a folyadékban szuszpendált legkisebb részecskék Brown-mozgásának vizsgálatán alapuló fizikai statisztika alkalmazott területeinek alapjait fektették le. Einstein módszereket javasolt az ingadozási minták keresésére - a fizikai mennyiségek véletlenszerű és véletlenszerű eltérései a legvalószínűbb értéküktől.

És végül a „A mozgó testek elektrodinamikájáról” és a „Függ-e a test tehetetlensége a benne lévő energiatartalomtól” című cikkekben? tartalmazta a csíráit annak, amit a fizikatörténetben Albert Einstein relativitáselméletének neveznek, vagy inkább annak első részét - SRT - a speciális relativitáselméletet.

Források és elődök

A 19. század végén sok fizikusnak úgy tűnt, hogy az univerzum globális problémáinak nagy része megoldódott, a főbb felfedezések megtörténtek, és az emberiségnek csak a felhalmozott tudást kell felhasználnia a technológiai fejlődés erőteljes felgyorsítására. Csak néhány elméleti következetlenség rontotta el az éterrel teli, változhatatlan newtoni törvények szerint élő Világegyetem harmonikus képét.

A harmóniát elrontotta Maxwell elméleti kutatása. Az elektromágneses terek kölcsönhatásait leíró egyenletei ellentmondtak a klasszikus mechanika általánosan elfogadott törvényeinek. Ez a fénysebesség mérésére vonatkozott dinamikus referenciarendszerekben, amikor a Galilei relativitás elve megszűnt működni - az ilyen rendszerek kölcsönhatásának matematikai modellje fénysebességgel mozogva az elektromágneses hullámok eltűnéséhez vezetett.

Ráadásul az éter, amelynek a részecskék és a hullámok, a makro- és mikrokozmosz egyidejű létezését kellett volna összeegyeztetnie, nem engedett a detektálásnak. Az Albert Michelson és Edward Morley által 1887-ben végzett kísérlet célja az „éteri szél” észlelése volt, amelyet elkerülhetetlenül egyedi eszközzel - interferométerrel - kellett rögzíteni. A kísérlet egy egész évig tartott - a Föld teljes Nap körüli forradalmának idejét. A bolygónak fél évig az éteráramlással szemben kellett mozognia, az éternek fél évig a Föld vitorláiba kellett fújnia, de az eredmény nulla volt: az éter hatására a fényhullámok elmozdulása nem történt meg. találtak, amelyek kétségbe vonják az éter létezését.

Lorentz és Poincaré

A fizikusok megpróbáltak magyarázatot találni az éter kimutatására irányuló kísérletek eredményeire. Hendrik Lorentz (1853-1928) javasolta matematikai modelljét. Újra életre keltette a tér éteri kitöltését, de csak azzal a nagyon feltételes és mesterséges feltételezéssel, hogy az éteren áthaladva a tárgyak a mozgás irányába összehúzódhatnak. Ezt a modellt a nagy Henri Poincaré (1854-1912) készítette el.

E két tudós munkáiban jelentek meg először olyan fogalmak, amelyek nagyrészt a relativitáselmélet fő posztulátumait alkották, és ez nem engedi, hogy Einstein plágiumvádai alábbhagyjanak. Ide tartozik az egyidejűség fogalmának feltételessége, a fénysebesség állandóságának hipotézise. Poincaré elismerte, hogy a Newton-féle mechanikai törvények nagy sebességgel történő átdolgozást igényelnek, következtetést vont le a mozgás relativitásáról, de az éteri elméletre alkalmazva.

Speciális relativitáselmélet – SRT

Az elektromágneses folyamatok helyes leírásának problémái váltak motivációvá az elméleti fejlemények témaválasztásában, Einstein 1905-ben megjelent cikkei pedig egy konkrét eset – az egyenletes és egyenes vonalú mozgás – értelmezését tartalmazták. 1915-re kialakult az általános relativitáselmélet, amely a kölcsönhatásokat és a gravitációs kölcsönhatásokat magyarázta, de az első volt a speciális elmélet.

Einstein speciális relativitáselmélete két alapvető posztulátumban foglalható össze. Az első kiterjeszti Galilei relativitáselvének hatását minden fizikai jelenségre, és nem csak a mechanikai folyamatokra. Általánosabb formában azt mondja: Minden fizikai törvény azonos minden tehetetlenségi (egyenletesen egyenesen vagy nyugalmi helyzetben mozgó) vonatkoztatási rendszerre.

A második állítás, amely a speciális relativitáselméletet tartalmazza: a fény terjedési sebessége vákuumban minden inerciális vonatkoztatási rendszerre azonos. Továbbá levonunk egy globálisabb következtetést: a fénysebesség a természetben zajló kölcsönhatások átviteli sebességének maximális értéke.

Az SRT matematikai számításaiban az E=mc² képlet szerepel, amely már korábban is megjelent fizikai publikációkban, de Einsteinnek köszönhetően vált a leghíresebb és legnépszerűbb tudománytörténetté. A tömeg és az energia egyenértékűségére vonatkozó következtetés a relativitáselmélet legforradalmibb képlete. Az a koncepció, hogy bármely tömegű tárgy hatalmas mennyiségű energiát tartalmaz, az atomenergia felhasználásának fejlesztésének alapja lett, és mindenekelőtt az atombomba megjelenéséhez vezetett.

A speciális relativitáselmélet hatásai

Az SRT-ből több következmény is következik, amelyeket relativisztikus (relativity English - relativity) hatásoknak nevezünk. Az idődilatáció az egyik legszembetűnőbb. Lényege, hogy mozgó referenciakeretben az idő lassabban telik. A számítások azt mutatják, hogy az Alpha Centauri csillagrendszerbe és vissza 0,95 c sebességgel (c a fénysebesség) feltételezett repülést végrehajtó űrhajón 7,3 év telik el, a Földön pedig 12 év. Ilyen példákat gyakran adnak a relativitáselmélet, valamint a hozzá kapcsolódó ikerparadoxon magyarázatakor.

Egy másik hatás a lineáris méretek csökkenése, vagyis a megfigyelő szempontjából a hozzá képest c-hez közeli sebességgel mozgó tárgyak lineáris méretei kisebbek lesznek a mozgás irányában, mint a saját hosszuk. Ezt a relativisztikus fizika által megjósolt hatást Lorentz-összehúzódásnak nevezik.

A relativisztikus kinematika törvényei szerint a mozgó tárgy tömege nagyobb, mint a nyugalmi tömege. Ez a hatás különösen jelentőssé válik az elemi részecskék vizsgálatára szolgáló műszerek fejlesztésében - nehéz elképzelni az LHC (Large Hadron Collider) munkáját anélkül, hogy ezt figyelembe vennénk.

téridő

Az SRT egyik legfontosabb összetevője a relativisztikus kinematika grafikus ábrázolása, az egyetlen téridő speciális fogalma, amelyet Hermann Minkowski német matematikus javasolt, aki egy időben Albert tanítványának volt matematika tanára. Einstein.

A Minkowski-modell lényege a kölcsönható objektumok helyzetének meghatározásának teljesen új megközelítésében rejlik. Az idő speciális relativitáselmélete különös figyelmet szentel. Az idő nemcsak a klasszikus háromdimenziós koordinátarendszer negyedik koordinátájává válik, az idő nem abszolút érték, hanem a tér elválaszthatatlan jellemzője, amely egy tér-idő kontinuum formáját ölti, grafikusan kúpként kifejezve, amelyben minden interakciók történnek.

A relativitáselméletben egy ilyen, általánosabb jellegûvé fejlõdõ teret késõbb további görbületek vetnek alá, ami egy ilyen modellt alkalmassá tett gravitációs kölcsönhatások leírására is.

Az elmélet továbbfejlesztése

Az SRT nem talált azonnal megértésre a fizikusok körében, de fokozatosan a világ leírásának fő eszközévé vált, különös tekintettel az elemi részecskék világára, amely a fizikatudomány fő vizsgálati tárgyává vált. De az a feladat, hogy az SRT-t kiegészítsék a gravitációs erők magyarázatával, nagyon fontos volt, és Einstein nem hagyta abba a munkát, csiszolta az általános relativitáselmélet - GR - elveit. Ezeknek az elveknek a matematikai feldolgozása meglehetősen hosszú ideig tartott - körülbelül 11 évig, és ebben a fizikával szomszédos egzakt tudományok területeinek szakemberei vettek részt.

Így az akkori vezető matematikus, David Hilbert (1862-1943), aki a gravitációs mező egyenleteinek egyik társszerzője lett, óriási hozzájárulást tett. Ők voltak az utolsó kő egy gyönyörű épület felépítésében, amely az általános relativitáselmélet vagy GR nevet kapta.

Általános relativitáselmélet – GR

A gravitációs tér modern elmélete, a „tér-idő” szerkezet elmélete, a „téridő” geometriája, a fizikai kölcsönhatások törvénye nem inerciális vonatkoztatási rendszerekben – mindezek azok a különféle nevek, amelyeket Albert Einstein az általános relativitáselmélet felruházta.

Az univerzális gravitáció elmélete, amely hosszú ideig meghatározta a fizika tudományának a gravitációról, a különböző méretű tárgyak és mezők kölcsönhatásairól alkotott nézeteit. Paradox módon, de legfőbb hátránya lényegének megfoghatatlansága, illuzórikus, matematikai jellege volt. A csillagok és a bolygók között űr tátongott, az égitestek közötti vonzást bizonyos erők nagy hatótávolságú, és azonnali hatásával magyarázták. Albert Einstein általános relativitáselmélete a gravitációt fizikai tartalommal töltötte meg, különféle anyagi tárgyak közvetlen érintkezéseként mutatta be.

A gravitáció geometriája

A fő gondolat, amellyel Einstein a gravitációs kölcsönhatásokat magyarázta, nagyon egyszerű. A gravitációs erők fizikai kifejeződését téridőnek nyilvánítja, amely meglehetősen kézzelfogható jellemzőkkel - metrikákkal és deformációkkal - van felruházva, amelyeket befolyásol a tárgy tömege, amely körül ilyen görbületek keletkeznek. Egy időben Einsteint még olyan felhívások is tulajdonították, hogy térjen vissza a világegyetem elméletéhez az éter, mint a teret kitöltő rugalmas anyagi közeg fogalmát. Azt is elmagyarázta, hogy nehéz volt vákuumnak nevezni azt az anyagot, amelynek számos tulajdonsága van.

A gravitáció tehát a négydimenziós téridő geometriai tulajdonságainak megnyilvánulása, amelyet az SRT-ben nem görbültnek jelöltek meg, de általánosabb esetekben olyan görbülettel ruházzák fel, amely meghatározza az anyagi tárgyak mozgását, amelyek adottak a ugyanaz a gyorsulás az Einstein által deklarált ekvivalencia elvének megfelelően.

A relativitáselméletnek ez az alapelve megmagyarázza az egyetemes gravitáció newtoni elméletének számos „szűk keresztmetszetét”: a fény görbületét, amelyet akkor figyeltek meg, amikor egyes csillagászati ​​jelenségek során hatalmas űrobjektumok közelében halad el, és a testek lezuhanásának ugyanazt a gyorsulását. a régiek, tömegüktől függetlenül.

A tér görbületének modellezése

Gyakori példa, amely megmagyarázza a bábuk általános relativitáselméletét, a téridő ábrázolása trambulin formájában - egy rugalmas vékony membrán, amelyen tárgyak (leggyakrabban golyók) vannak elhelyezve, imitálva az egymással kölcsönhatásban lévő tárgyakat. A nehéz golyók meghajlítják a membránt, és tölcsért képeznek körülöttük. A felszínen átlőtt kisebb golyó a gravitáció törvényeinek teljes összhangban mozog, fokozatosan begördülve a nagyobb tömegű tárgyak által kialakított mélyedésekbe.

De ez a példa meglehetősen önkényes. A valós téridő többdimenziós, görbülete sem tűnik annyira eleminek, de a gravitációs kölcsönhatás kialakulásának elve és a relativitáselmélet lényege világossá válik. Mindenesetre még nem létezik olyan hipotézis, amely logikusabban és koherensebben magyarázná a gravitáció elméletét.

Az Igazság bizonyítékai

Az általános relativitáselméletet gyorsan olyan erőteljes alapnak tekintették, amelyre a modern fizika épülhet. A relativitáselmélet a kezdetektől fogva a maga harmóniájával és harmóniájával ütött, és nem csak a szakemberek, és hamarosan megjelenését a megfigyelések is megerősítették.

A Merkúr pályájának Naphoz legközelebbi pontja - a perihélium - fokozatosan eltolódik a Naprendszer többi bolygójának pályájához képest, amelyet még a 19. század közepén fedeztek fel. Egy ilyen mozgás - precesszió - nem talált ésszerű magyarázatot Newton egyetemes gravitációs elméletének keretein belül, hanem az általános relativitáselmélet alapján számították ki pontosan.

Az 1919-ben bekövetkezett napfogyatkozás alkalmat adott az általános relativitáselmélet újabb bizonyítékára. Arthur Eddington, aki tréfásan a második személynek nevezte magát a három közül, aki érti a relativitáselmélet alapjait, megerősítette az Einstein által megjósolt eltéréseket a fényfotonok csillagközeli áthaladása során: a napfogyatkozáskor észrevehetővé vált egyes csillagok látszólagos helyzete.

Az óralassulás vagy a gravitációs vöröseltolódás kimutatására irányuló kísérletet maga Einstein javasolta az általános relativitáselmélet egyéb bizonyítékai mellett. Csak sok év elteltével sikerült elkészíteni a szükséges kísérleti berendezéseket és elvégezni ezt a kísérletet. A magasságban egymástól távol elhelyezkedő kibocsátó és vevő sugárzás gravitációs frekvencia-eltolódása az általános relativitáselmélet által megjósolt határokon belülre került, és a kísérletet végző Robert Pound és Glen Rebka harvardi fizikusok csak tovább növelték a mérések pontosságát. , és a relativitáselmélet képlete ismét helyesnek bizonyult.

Einstein relativitáselmélete mindig jelen van a legjelentősebb űrkutatási projektek megalapozásában. Röviden azt mondhatjuk, hogy mérnöki eszközzé vált a szakemberek számára, különösen a műholdas navigációs rendszerekben - GPS, GLONASS stb. Egy objektum koordinátáit még viszonylag kis helyen sem lehet kellő pontossággal kiszámítani anélkül, hogy figyelembe ne vesszük az általános relativitáselmélet által előrejelzett jelek lassulását. Főleg, ha kozmikus távolságra elhelyezkedő objektumokról beszélünk, ahol a navigációban óriási lehet a hiba.

A relativitáselmélet megalkotója

Albert Einstein még fiatal ember volt, amikor közzétette a relativitáselmélet alapjait. Ezt követően világossá váltak számára annak hiányosságai és következetlenségei. A GR legfontosabb problémája különösen az volt, hogy lehetetlen kvantummechanikává növekedni, mivel a gravitációs kölcsönhatások leírása egymástól gyökeresen eltérő elveket használ. A kvantummechanikában az objektumok kölcsönhatását egyetlen téridőben veszik figyelembe, és Einstein szerint ez a tér maga alkotja a gravitációt.

A "minden létező képletének" - az általános relativitáselmélet és a kvantumfizika ellentmondásait kiküszöbölő egységes térelmélet - megírása volt Einstein hosszú éveken át célja, az utolsó óráig dolgozott ezen az elméleten, de nem ért el sikert. Az általános relativitáselmélet problémái sok teoretikus számára ösztönzővé váltak a világ tökéletesebb modelljei után kutatva. Így jelentek meg a húrelméletek, a hurokkvantumgravitáció és még sok más.

Az általános relativitáselmélet szerzőjének személyisége olyan nyomot hagyott a történelemben, amely összemérhető magának a relativitáselméletnek a tudomány számára való fontosságával. Eddig sem hagy közömbösen. Maga Einstein is azon töprengett, hogy miért fordítanak ennyi figyelmet rá és munkásságára olyan emberek, akiknek semmi közük a fizikához. Személyes tulajdonságainak, híres szellemességének, aktív politikai pozíciójának, sőt kifejező megjelenésének köszönhetően Einstein a Föld leghíresebb fizikusa lett, számos könyv, film és számítógépes játék hőse.

Élete végét sokan drámai módon írják le: magányos volt, saját magát tartotta felelősnek a legszörnyűbb fegyver megjelenéséért, amely veszélyt jelentett a bolygó minden életére, egységes térelmélete irreális álom maradt, de Einstein szavai röviddel halála előtt beszélt, a legjobb eredménynek tekinthető.hogy teljesítette földi feladatát. Ezzel nehéz vitatkozni.

A speciális relativitáselmélet (SRT) vagy a privát relativitáselmélet Albert Einstein elmélete, amelyet 1905-ben "A mozgó testek elektrodinamikájáról" című munkájában (Albert Einstein - Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik, IV. Folge 17. Seite 891-) publikált. 921 Juni 1905).

Megmagyarázta a különböző tehetetlenségi vonatkoztatási keretek közötti mozgást vagy az egymáshoz képest állandó sebességgel mozgó testek mozgását. Ebben az esetben egyik objektumot sem kell viszonyítási keretnek venni, hanem egymáshoz viszonyítva kell őket tekinteni. Az SRT csak 1 esetet biztosít, amikor 2 test nem változtatja meg a mozgás irányát és egyenletesen mozog.

A speciális relativitáselmélet törvényei megszűnnek, ha az egyik test megváltoztatja a mozgás pályáját vagy növeli a sebességet. Itt játszódik le az általános relativitáselmélet (GR), amely a tárgyak mozgásának általános értelmezését adja.

A relativitáselmélet két posztulátuma a következő:

1. A relativitás elve- Szerinte minden létező, egymáshoz képest állandó sebességgel mozgó, irányt nem változtató referenciarendszerben ugyanazok a törvényszerűségek működnek.
2. A fénysebesség elve- A fénysebesség minden megfigyelő számára azonos, és nem függ mozgási sebességétől. Ez a legnagyobb sebesség, és a természetben semminek sincs nagyobb sebessége. A fény sebessége 3*10^8 m/s.

Albert Einstein inkább kísérleti, mint elméleti adatokat vett alapul. Sikerének ez volt az egyik összetevője. Az új kísérleti adatok egy új elmélet megalkotásának alapjául szolgáltak.

A 19. század közepe óta a fizikusok egy új, titokzatos médium, az éter után kutatnak. Feltételezték, hogy az éter minden tárgyon át tud haladni, de nem vesz részt azok mozgásában. Az éterrel kapcsolatos hiedelmek szerint a néző sebességének az éterhez viszonyított megváltoztatásával a fény sebessége is megváltozik.

Einstein a kísérletekben bízva elvetette az új éterközeg koncepcióját, és abból indult ki, hogy a fénysebesség mindig állandó, és nem függ semmilyen körülménytől, például magának az embernek a sebességétől.

Időtartamok, távolságok és ezek egységessége

A speciális relativitáselmélet összekapcsolja az időt és a teret. Az Anyagi Univerzumban 3 ismert a térben: jobb és bal, előre és hátra, fel és le. Ha hozzáadunk hozzájuk egy másik dimenziót, amit időnek nevezünk, akkor ez képezi majd a tér-idő kontinuum alapját.

Ha lassú sebességgel mozog, megfigyelései nem fognak konvergálni a gyorsabban mozgó emberekkel.

Később kísérletek igazolták, hogy a teret, akárcsak az időt, nem lehet egyformán érzékelni: érzékelésünk a tárgyak mozgásának sebességétől függ.

Az energia kapcsolata a tömeggel

Einstein egy olyan képletet dolgozott ki, amely az energiát a tömeggel kombinálta. Ez a képlet széles körben elterjedt a fizikában, és minden diák számára ismerős: E=m*s², ahol E-energia; m- testtömeg, c-sebesség a fény terjedése.

A test tömege a fénysebesség növekedésével arányosan növekszik. Ha elérjük a fénysebességet, akkor a test tömege és energiája mérettelenné válik.

Egy tárgy tömegének növelésével nehezebb elérni a sebességnövekedést, vagyis egy végtelenül hatalmas anyagtömegű testhez végtelen energia szükséges. De a valóságban ezt lehetetlen elérni.

Einstein elmélete két különálló álláspontot egyesített: a tömeg helyzetét és az energia helyzetét egy általános törvénybe. Ez lehetővé tette az energia anyagtömeggé alakítását és fordítva.

Csak a lusták nem tudnak Albert Einstein tanításairól, amelyek mindennek a relativitásáról tanúskodnak, ami ebben a halandó világban történik. Csaknem száz éve folynak viták nemcsak a tudomány, hanem a gyakorló fizikusok világában is. Einstein relativitáselmélete, egyszerű kifejezésekkel leírva meglehetősen hozzáférhető, és nem titok az avatatlanok számára.

Kapcsolatban áll

Néhány általános kérdés

Figyelembe véve a nagy Albert elméleti tanításának sajátosságait, posztulátumait az elméleti fizikusok legkülönbözőbb irányzatai, meglehetősen magas tudományos iskolák, valamint a fizikai és matematikai iskola irracionális áramlatának hívei félreérthetetlenül értékelhetik.

A múlt század elején, amikor a tudományos gondolkodás fellendült, és a társadalmi változások hátterében bizonyos tudományos irányzatok kezdtek kirajzolódni, megjelent mindennek, amiben az ember él, relativitáselmélete. Bárhogyan is értékelik ezt a helyzetet kortársaink, a való világban tényleg nem minden statikus, Einstein speciális relativitáselmélete:

• Változnak az idők, változnak a társadalom nézetei és mentális véleménye a társadalmi terv egyes problémáiról;
• A valószínűségi doktrínával kapcsolatos társadalmi alapok és világnézet a különböző államrendszerekben és a társadalom fejlődésének speciális feltételei között az idők során és más objektív mechanizmusok hatására változtak.
• Hogyan alakult ki a társadalom nézete a társadalomfejlődés problémáiról, arról az attitűd és a vélemények is alakultak Einstein elméletei az időről.

Fontos! Einstein gravitációs elmélete rendszerszintű viták alapja volt a legtekintélyesebb tudósok között, mind a fejlesztés kezdetén, mind a befejezése során. Beszélgettek róla, számos vita zajlott, a különböző országok legmagasabb rangú szalonjaiban beszédtéma lett.

A tudósok megvitatták, ez volt a beszélgetés tárgya. Még egy olyan hipotézis is létezett, hogy a doktrína csak három ember számára érthető meg a tudományos világból. Amikor eljött az idő a posztulátumok magyarázatára, a tudományok közül a legtitokzatosabb, az euklideszi matematika papjai elkezdték. Aztán megpróbálták felépíteni digitális modelljét és ugyanazokat a matematikailag igazolt következményeit a világtérre, majd a hipotézis szerzője bevallotta, hogy nagyon nehéz lett megérteni azt is, amit alkotott. Szóval mi van általános relativitáselmélet, mit feltárjaés milyen alkalmazásra talált a modern világban?

Az elmélet története és gyökerei

Ma az esetek túlnyomó többségében a nagy Einstein vívmányait röviden az eredetileg megingathatatlan állandó teljes tagadásának nevezik. Ez a felfedezés tette lehetővé, hogy megcáfolják azt, amit minden iskolás fizikai binomiálisként ismer.

A világ lakosságának nagy része így vagy úgy, figyelmesen és megfontoltan vagy felületesen, akár egyszer is a nagy könyv – a Biblia – lapjait lapozta.

Ebben olvashatsz arról, hogy mi lett az igazi megerősítés a doktrína lényege- amin egy fiatal amerikai tudós dolgozott a múlt század elején. A levitáció tényei és más, az ószövetségi történelemben meglehetősen gyakori dolgok egykor csodákká váltak a modern időkben. Az éter egy olyan tér, amelyben egy személy teljesen más életet élt. A levegőben zajló élet jellemzőit számos világhíresség tanulmányozta a természettudományok területén. És Einstein gravitációs elmélete megerősítette, hogy az ókori könyvben leírtak igazak.

Hendrik Lorentz és Henri Poincaré munkái lehetővé tették az éter bizonyos tulajdonságainak kísérleti felfedezését. Először is, ezek a világ matematikai modelljeinek létrehozásáról szóló művek. Az alap egy gyakorlati megerősítés volt, hogy amikor az anyagrészecskék az éteri térben mozognak, akkor a mozgás irányához képest összehúzódnak.

E nagy tudósok munkái lehetővé tették a doktrína fő posztulátumainak megalapozását. Ez a tény az, ami állandó anyagot ad annak az állításnak, hogy a Nobel-díjas munkái ill Albert relativisztikus elmélete plágium volt és továbbra is az. Sok mai tudós azzal érvel, hogy sok posztulátumot sokkal korábban elfogadtak, például:

• Az események feltételes egyidejűségének fogalma;
• A konstans binomiális hipotézis alapelvei és a fénysebesség kritériumai.

Mit kell tenni megérteni a relativitáselméletet? A lényeg a múltban van. Poincaré munkáiban fogalmazódott meg az a hipotézis, hogy a mechanika törvényeiben a nagy sebességeket újra kell gondolni. A francia fizikus kijelentéseinek köszönhetően a tudományos világ megtanulta, hogy a projekcióban való mozgás mennyire relatív az éteri tér elméletéhez képest.

A statikus tudományban nagyszámú fizikai folyamatot vettek számításba különféle anyagi objektumok esetében, amelyek -vel mozgattak. Az általános fogalom posztulátumai leírják a gyorsuló objektumokkal végbemenő folyamatokat, megmagyarázzák a graviton részecskék létezését és a sajátos gravitációt. A relativitáselmélet lényege azoknak a tényeknek a magyarázatában, amelyek korábban értelmetlenek voltak a tudósok számára. Ha a mozgás sajátosságait és a mechanika törvényeit, a tér és az idő kontinuum kapcsolatát fénysebesség megközelítési körülményei között kell ismertetni, akkor kizárólag a relativitáselmélet posztulátumait kell használni.

Az elméletről röviden és világosan

Miben különbözik a nagy Albert tanítása attól, amit előtte a fizikusok csináltak? Korábban a fizika meglehetősen statikus tudomány volt, amely a természetben zajló összes folyamat fejlődési elveit az „itt, ma és most” rendszer szférájában vette figyelembe. Einstein lehetővé tette, hogy mindent, ami körülöttünk történik, nemcsak a háromdimenziós térben, hanem a különféle objektumokhoz és időpontokhoz viszonyítva is lássuk.

Figyelem! 1905-ben, amikor Einstein közzétette relativitáselméletét, lehetővé tette a különböző inerciaszámítási rendszerek közötti mozgás magyarázatát és hozzáférhető értelmezését.

Fő rendelkezései az egyik abszolút referenciatényezőnek vehető két objektum egymáshoz képest mozgó állandó sebességének aránya az egyik objektum felvétele helyett.

A doktrína jellemzője abban rejlik, hogy egyetlen kivételes eset kapcsán is szóba jöhet. Főbb tényezők:

1. A mozgás irányának egyenessége;
2. Anyagi test mozgásának egyenletessége.

Irány vagy más egyszerű paraméterek megváltoztatásakor, amikor egy anyagi test felgyorsulhat vagy oldalra fordulhat, a statikus relativitáselmélet törvényei nem érvényesek. Ebben az esetben a relativitáselmélet általános törvényei lépnek életbe, amelyek megmagyarázhatják az anyagi testek mozgását általános helyzetben. Így Einstein magyarázatot talált a fizikai testek térbeli kölcsönhatásának minden elvére.

A relativitáselmélet alapelvei

A doktrína alapelvei

A relativitáselméletről szóló kijelentés száz éve a legélénkebb viták tárgya. A legtöbb tudós a posztulátumok különféle alkalmazásait a fizika két elvének alkalmazásának tekinti. És ez az út a legnépszerűbb az alkalmazott fizika területén. Alapvető posztulátumok relativitáselmélet, érdekes tények, amely ma cáfolhatatlan megerősítést kapott:

• A relativitás elve. A testek arányának megőrzése a fizika minden törvénye szerint. Elfogadva őket inerciális vonatkoztatási rendszerként, amelyek egymáshoz képest állandó sebességgel mozognak.
• Posztuláció a fénysebességről. Változatlan állandó marad minden helyzetben, függetlenül a sebességtől és a fényforrásokkal való kapcsolattól.

Az új tanítás és az egyik legegaktabb tudomány állandó statikus mutatókon alapuló alapposztulátumai közti ellentmondás ellenére az új hipotézis egy friss pillantással vonzotta a környező világot. A tudós sikere biztosított volt, amit az egzakt tudományok területén kapott Nobel-díj is megerősített.

Mi okozott ekkora népszerűséget, és Hogyan fedezte fel Einstein relativitáselméletét?? Egy fiatal tudós taktikája.

1. Eddig világhírű tudósok terjesztettek elő egy tézist, és csak ezután végeztek számos gyakorlati tanulmányt. Ha egy adott pillanatban olyan adatokhoz jutottak, amelyek nem illeszkedtek az általános koncepcióhoz, akkor azokat az okok összegzésekor hibásnak minősítették.
2. A fiatal zseni merőben más taktikát alkalmazott, gyakorlati kísérleteket állított fel, sorozatosak voltak. A kapott eredmények annak ellenére, hogy valahogy nem fértek bele a fogalmi sorozatba, egy koherens elméletbe sorakoztattak fel. És nincsenek "hibák" és "hibák", minden pillanatban relativitáselméleti hipotézisek, példákés a megfigyelések eredményei egyértelműen illeszkednek a forradalmi elméleti doktrínába.
3. A leendő Nobel-díjas tagadta a titokzatos éter tanulmányozásának szükségességét, ahol a fényhullámok terjednek. Az a hiedelem, hogy az éter létezik, számos jelentős tévhithez vezetett. A fő posztulátum a fénysugár sebességének változása az éteri közegben zajló folyamathoz képest.

Relativitás a Dummies számára

A relativitáselmélet a legegyszerűbb magyarázat

Következtetés

A tudós fő eredménye az olyan mennyiségek harmóniájának és egységének bizonyítása, mint a tér és az idő. E két kontinuum háromdimenziós kapcsolatának alapvető jellege, az idődimenzióval kombinálva lehetővé tette az anyagi világ természetének számos titkának megismerését. Köszönet Einstein gravitációs elmélete a modern tudomány mélységeinek és egyéb vívmányainak tanulmányozására vált elérhetővé, mert a tanítás teljes lehetőségeit a mai napig nem használták ki.

Az általános relativitáselmélet a speciális relativitáselmélettel együtt Albert Einstein zseniális munkája, aki a 20. század elején megfordította a fizikusok világnézetét. Száz évvel később az általános relativitáselmélet a világ fő és legfontosabb fizikaelmélete, és a kvantummechanikával együtt a „minden elmélet” két sarokkövének egyike. Az általános relativitáselmélet a gravitációt a téridő görbületének (az általános relativitáselméletben egyetlen egésszé egyesítve) következményeként írja le a tömeg hatására. Az általános relativitáselméletnek köszönhetően a tudósok számos állandót levontak, egy csomó megmagyarázhatatlan jelenséget teszteltek, és olyan dolgokra jutottak, mint a fekete lyukak, a sötét anyag és a sötét energia, az univerzum tágulása, az ősrobbanás és még sok más. Ezenkívül a GTR megvétózta a fénysebességet, szó szerint bebörtönzött minket a közelünkbe (a Naprendszerbe), de hagyott egy kiskaput féreglyukak formájában – rövid lehetséges utak a téridőn keresztül.

A RUDN Egyetem egyik alkalmazottja és brazil kollégái megkérdőjelezték a stabil féreglyukak portálként való használatát a téridő különböző pontjaira. Kutatásaik eredményeit a Physical Review D.-ben publikálták – ez elég gyakori klisé a tudományos-fantasztikában. A féreglyuk vagy "féreglyuk" egyfajta alagút, amely a téridő görbületével összeköti a tér távoli pontjait, vagy akár két univerzumot.

A legtöbb tudós még a 19. század végén is hajlott arra az álláspontra, hogy a világ fizikai képe alapvetően felépült, és a jövőben is megingathatatlan marad - csak a részleteket kellett tisztázni. De a huszadik század első évtizedeiben a fizikai nézetek gyökeresen megváltoztak. Ez egy rendkívül rövid történelmi időszak alatt, a 19. század utolsó éveit és a 20. század első évtizedeit felölelő tudományos felfedezések „zuhatagának” az eredménye, amelyek közül sok egyáltalán nem illett bele a hétköznapi ember reprezentációjába. tapasztalat. Kirívó példa erre az Albert Einstein (1879-1955) által megalkotott relativitáselmélet.

Relativitás-elmélet- a téridő fizikai elmélete, vagyis a fizikai folyamatok egyetemes téridő tulajdonságait leíró elmélet. A kifejezést 1906-ban Max Planck vezette be a relativitáselv szerepének hangsúlyozására.
a speciális relativitáselméletben (és később az általános relativitáselméletben).

Szűk értelemben a relativitáselmélet magában foglalja a speciális és az általános relativitáselméletet. Speciális relativitáselmélet(a továbbiakban: SRT) olyan folyamatokra utal, amelyek vizsgálata során a gravitációs mezők elhanyagolhatók; általános relativitáselmélet(a továbbiakban: GR) a gravitáció elmélete, amely általánosítja Newton elméletét.

Különleges, vagy privát relativitáselmélet a téridő szerkezetének elmélete. Először 1905-ben Albert Einstein mutatta be "A mozgó testek elektrodinamikájáról" című munkájában. Az elmélet leírja a mozgást, a mechanika törvényeit, valamint az ezeket meghatározó tér-idő összefüggéseket, bármilyen mozgási sebesség mellett,
beleértve a fénysebességhez közelieket is. Klasszikus newtoni mechanika
az SRT-n belül az alacsony sebességek közelítése.

Albert Einstein sikerének egyik oka az, hogy a kísérleti adatokat az elméleti adatok elé helyezte. Amikor számos kísérlet olyan eredményeket mutatott, amelyek ellentmondtak az általánosan elfogadott elméletnek, sok fizikus úgy döntött, hogy ezek a kísérletek hibásak.

Albert Einstein volt az egyik első, aki úgy döntött, hogy új elméletet épít új kísérleti adatokon.

A 19. század végén a fizikusok egy titokzatos étert kerestek - egy olyan közeget, amelyben az általánosan elfogadott feltételezések szerint a fényhullámoknak az akusztikus hullámokhoz hasonlóan terjedniük kellett volna, amelyek terjedéséhez levegőre vagy más közegre van szükség. - szilárd, folyékony vagy gáznemű. Az éter létezésében való hit arra a meggyőződésre vezetett, hogy a fény sebességének a megfigyelő éterhez viszonyított sebességével kell változnia. Albert Einstein elhagyta az éter fogalmát, és azt feltételezte, hogy minden fizikai törvény, beleértve a fénysebességet is, változatlan marad, függetlenül a megfigyelő sebességétől – amint azt a kísérletek kimutatták.

Az SRT elmagyarázta, hogyan kell értelmezni a mozgásokat a különböző inerciális vonatkoztatási rendszerek között – egyszerűen fogalmazva, olyan objektumok között, amelyek egymáshoz képest állandó sebességgel mozognak. Einstein elmagyarázta, hogy amikor két objektum állandó sebességgel mozog, akkor egymáshoz viszonyított mozgásukat kell figyelembe venni, ahelyett, hogy az egyiket abszolút vonatkoztatási rendszernek vennénk. Tehát ha két űrhajós repül két űrhajón, és össze akarják hasonlítani megfigyeléseiket, akkor az egyetlen dolog, amit tudniuk kell, az egymáshoz viszonyított sebességük.

A speciális relativitáselmélet egyetlen speciális esetet vesz figyelembe (innen a név), amikor a mozgás egyenes és egyenletes.

Az abszolút mozgás észlelésének lehetetlensége alapján Albert Einstein arra a következtetésre jutott, hogy minden inerciális vonatkoztatási rendszer egyenlő. Két fontos posztulátumot fogalmazott meg, amelyek a tér és idő új elméletének, a Speciális Relativitáselméletnek (SRT) alapját képezték:

1. Einstein relativitás elve - ez az elv Galilei relativitáselvének általánosítása volt (ugyanazt állítja, de nem minden természettörvényre, hanem csak a klasszikus mechanika törvényeire, nyitva hagyva a relativitáselv optikára és elektrodinamikára való alkalmazhatóságának kérdését). bármilyen fizikai. Azt mondja: minden fizikai folyamat azonos feltételek mellett az inerciális referenciarendszerekben (ISF) ugyanúgy megy végbe. Ez azt jelenti, hogy a zárt ISO-n belül végzett fizikai kísérletek nem tudják meghatározni, hogy nyugalomban van-e, vagy egyenletesen és egyenesen mozog. Így minden IFR abszolút egyenlő, és a fizikai törvények változatlanok az IFR kiválasztását illetően (azaz az ezeket kifejező egyenletek minden inerciarendszerben azonos formájúak).

2. A fénysebesség állandóságának elve- a fény sebessége vákuumban állandó és nem függ a fényforrás és a vevő mozgásától. Minden irányban és minden tehetetlenségi vonatkoztatási rendszerben ugyanaz. A fény sebessége vákuumban - a határsebesség a természetben - ez az egyik legfontosabb fizikai állandó, az úgynevezett világállandó.

Az SRT legfontosabb következménye a híres volt Einstein képlete a tömeg és az energia kapcsolatáról E \u003d mc 2 (ahol C a fénysebesség), amely a tér és az idő egységét mutatta, amely jellemzőik együttes változásában fejeződik ki a tömegek koncentrációjától és mozgásuktól függően, és amelyet a modern fizika adatai is megerősítenek. Az időt és a teret többé nem tekintették egymástól függetlenül, és felmerült a tér-idő négydimenziós kontinuum ötlete.

A nagy fizikus elmélete szerint, ha egy anyagi test sebessége növekszik, a fénysebességhez közeledve a tömege is nő. Azok. minél gyorsabban mozog egy tárgy, annál nehezebb lesz. A fénysebesség elérése esetén a test tömege, valamint energiája végtelenné válik. Minél nehezebb a test, annál nehezebb növelni a sebességét; végtelen mennyiségű energiára van szükség a végtelen tömegű test felgyorsításához, ezért az anyagi tárgyak lehetetlen elérni a fénysebességet.

A relativitáselméletben „két törvény – a tömegmegmaradás törvénye és az energia-megmaradás törvénye – elvesztette egymástól független érvényét, és kiderült, hogy egyetlen törvénnyel egyesülnek, amit az energiamaradvány törvényének, ill. tömeg." A két fogalom közötti alapvető kapcsolat miatt az anyag energiává alakítható, és fordítva - az energia anyaggá.

Általános relativitáselmélet- Einstein 1916-ban publikált gravitációs elmélete, amelyen 10 évig dolgozott. Ez a speciális relativitáselmélet továbbfejlesztése. Ha az anyagtest felgyorsul vagy oldalra fordul, az SRT törvényei már nem érvényesek. Ekkor lép életbe a GR, ami általános esetben megmagyarázza az anyagi testek mozgását.

Az általános relativitáselmélet azt feltételezi, hogy a gravitációs hatásokat nem a testek és a mezők erőkölcsönhatása okozza, hanem éppen annak a téridőnek a deformációja, amelyben ezek találhatók. Ez a deformáció különösen a tömegenergia jelenlétével függ össze.

Az általános relativitáselmélet jelenleg a gravitáció legsikeresebb elmélete, amelyet megfigyelések is jól alátámasztanak. Az általános relativitáselmélet az SRT-t a gyorsítottra általánosította, azaz. nem inerciális rendszerek. Az általános relativitáselmélet alapelvei a következők:

- a fénysebesség állandósága elve alkalmazhatóságának korlátozása azokra a területekre, ahol a gravitációs erők elhanyagolhatók(ahol erős a gravitáció, a fénysebesség lelassul);

- a relativitás elvének kiterjesztése minden mozgó rendszerre(és nem csak tehetetlenek).

Az általános relativitáselméletben vagy a gravitációelméletben szintén a tehetetlenségi és gravitációs tömegek egyenértékűségének, vagy a tehetetlenségi és gravitációs mezők egyenértékűségének kísérleti tényéből indul ki.

Az ekvivalencia elve fontos szerepet játszik a tudományban. Mindig ki tudjuk számítani közvetlenül a tehetetlenségi erők hatását bármely fizikai rendszerre, és ez lehetőséget ad arra, hogy megismerjük a gravitációs mező hatását, elvonatkoztatva annak inhomogenitásától, amely gyakran nagyon jelentéktelen.

A GR-ből számos fontos következtetést vontak le:

1. A téridő tulajdonságai a mozgó anyagtól függenek.

2. Az inert, következésképpen gravitációs tömegű fénysugarat meg kell hajlítani a gravitációs térben.

3. A gravitációs tér hatására a fény frekvenciája alacsonyabb értékek felé toljon el.

Az általános relativitáselméletnek hosszú ideig kevés kísérleti megerősítése volt. Az elmélet és a kísérlet közötti egyetértés meglehetősen jó, de a kísérletek tisztaságát különféle összetett mellékhatások sértik. A tér-idő görbület hatása azonban mérsékelt gravitációs térben is kimutatható. A nagyon érzékeny órák például képesek érzékelni az idődilatációt a Föld felszínén. Az általános relativitáselmélet kísérleti bázisának bővítése érdekében a 20. század második felében újabb kísérleteket végeztek: tesztelték a tehetetlenségi és gravitációs tömegek egyenértékűségét (többek között a Hold lézeres távolságmeghatározásával);
radar segítségével tisztázták a Merkúr perihéliumának mozgását; megmérték a rádióhullámok gravitációs eltérülését a Nap által, a Naprendszer bolygóit radaros helyzetbe hozták; értékelték a Nap gravitációs mezejének hatását a Naprendszer távoli bolygóira küldött űrhajókkal folytatott rádiókommunikációra stb. Mindegyikük így vagy úgy megerősítette az általános relativitáselmélet alapján kapott előrejelzéseket.

Tehát a speciális relativitáselmélet a fénysebesség állandóságának és a természeti törvények azonosságának posztulátumain alapszik minden fizikai rendszerben, és a fő eredmények, amelyekhez ez jön, a következők: a tulajdonságok relativitása. a téridő; a tömeg és az energia relativitáselmélete; nehéz és tehetetlen tömegek ekvivalenciája.

Az általános relativitáselmélet filozófiai szempontból legjelentősebb eredménye a környező világ tér-idő tulajdonságainak a gravitációs tömegek elhelyezkedésétől és mozgásától való függésének megállapítása. Ez a testek befolyásának köszönhető
nagy tömegeknél a fénysugarak mozgási pályáinak görbülete van. Következésképpen az ilyen testek által létrehozott gravitációs tér végső soron meghatározza a világ tér-idő tulajdonságait.

A speciális relativitáselmélet elvonatkoztat a gravitációs mezők működésétől, ezért következtetései csak a téridő kis területeire alkalmazhatók. Az alapvető különbség az általános relativitáselmélet és az azt megelőző alapvető fizikai elméletek között számos régi fogalom elvetésében és újak megfogalmazásában rejlik. Érdemes elmondani, hogy az általános relativitáselmélet valódi forradalmat hozott a kozmológiában. Ennek alapján az Univerzum különféle modelljei jelentek meg.