Relativitatea generală Este consecventă? Corespunde cu realitatea fizică?

S-a spus despre această teorie că doar trei oameni din lume o înțeleg, iar când matematicienii au încercat să exprime în cifre ceea ce decurge din ea, autorul însuși – Albert Einstein – a glumit că acum a încetat să o înțeleagă.

Relativitatea specială și generală sunt părți inseparabile ale doctrinei pe care se construiesc opiniile științifice moderne asupra structurii lumii.

„Anul miracolelor”

În 1905, principalul organ de presă științifică germană, Annalen der Physik (Analele fizicii), a publicat unul după altul patru articole ale lui Albert Einstein, în vârstă de 26 de ani, care lucra ca examinator de clasa a III-a - un mic funcționar - al Oficiului Federal pentru Brevete. Invenții la Berna. El mai colaborase cu revista, dar publicarea atâtor lucrări într-un an a fost un eveniment extraordinar. A devenit și mai remarcabil când valoarea ideilor conținute în fiecare dintre ele a devenit clară.

În primul dintre articole, au fost exprimate gânduri despre natura cuantică a luminii și au fost luate în considerare procesele de absorbție și eliberare a radiațiilor electromagnetice. Pe această bază, a fost explicat pentru prima dată efectul fotoelectric - emisia de electroni de către materie, eliminată de fotonii luminii, au fost propuse formule pentru calcularea cantității de energie eliberată în acest caz. Pentru dezvoltarea teoretică a efectului fotoelectric, care a devenit începutul mecanicii cuantice, și nu pentru postulatele teoriei relativității, Einstein va primi Premiul Nobel pentru fizică în 1922.

Într-un alt articol, s-au pus bazele pentru domenii aplicate de statistică fizică bazate pe studiul mișcării browniene a celor mai mici particule suspendate într-un lichid. Einstein a propus metode de căutare a modelelor de fluctuații - abateri aleatorii și aleatorii ale cantităților fizice de la cele mai probabile valori ale acestora.

Și, în sfârșit, în articolele „Despre electrodinamica corpurilor în mișcare” și „Depinde inerția unui corp de conținutul de energie din acesta?” conţinea germenii a ceea ce va fi desemnat în istoria fizicii ca fiind teoria relativităţii a lui Albert Einstein, sau mai bine zis prima ei parte - SRT - teoria specială a relativităţii.

Surse și predecesori

La sfârșitul secolului al XIX-lea, multor fizicieni li s-a părut că majoritatea problemelor globale ale universului au fost rezolvate, principalele descoperiri au fost făcute, iar omenirea nu va trebui decât să folosească cunoștințele acumulate pentru a accelera puternic progresul tehnologic. Doar unele inconsecvențe teoretice au stricat imaginea armonică a Universului plin de eter și care trăiește conform legilor newtoniene imuabile.

Harmony a fost stricat de cercetările teoretice ale lui Maxwell. Ecuațiile sale, care descriau interacțiunile câmpurilor electromagnetice, contraziceau legile general acceptate ale mecanicii clasice. Aceasta se referea la măsurarea vitezei luminii în sistemele de referință dinamice, când principiul relativității lui Galileo a încetat să funcționeze - modelul matematic al interacțiunii unor astfel de sisteme atunci când se mișcă cu viteza luminii a dus la dispariția undelor electromagnetice.

În plus, eterul, care trebuia să împace existența simultană a particulelor și undelor, macro și microcosmos, nu a cedat detectării. Experimentul, care a fost realizat în 1887 de Albert Michelson și Edward Morley, a avut ca scop detectarea „vântului eteric”, care inevitabil trebuia înregistrat de un dispozitiv unic - un interferometru. Experimentul a durat un an întreg - momentul revoluției complete a Pământului în jurul Soarelui. Planeta a trebuit să se miște împotriva fluxului de eter timp de o jumătate de an, eterul a trebuit să „sufle în pânzele” Pământului timp de o jumătate de an, dar rezultatul a fost zero: nicio deplasare a undelor luminoase sub influența eterului a fost găsite, care pun la îndoială însăși existența eterului.

Lorentz și Poincaré

Fizicienii au încercat să găsească o explicație pentru rezultatele experimentelor de detectare a eterului. Hendrik Lorentz (1853-1928) și-a propus modelul matematic. A readus la viață umplerea eterică a spațiului, dar numai sub o presupunere foarte condiționată și artificială că atunci când se deplasează prin eter, obiectele se pot contracta în direcția mișcării. Acest model a fost finalizat de marele Henri Poincaré (1854-1912).

În lucrările acestor doi oameni de știință au apărut, pentru prima dată, concepte care au constituit, în multe privințe, postulatele principale ale teoriei relativității, iar acest lucru nu permite ca acuzațiile lui Einstein de plagiat să se domolească. Acestea includ condiționalitatea conceptului de simultaneitate, ipoteza constanței vitezei luminii. Poincaré a admis că legile mecanicii lui Newton necesită reluare la viteze mari, a făcut o concluzie despre relativitatea mișcării, dar în aplicarea teoriei eterice.

Relativitatea specială - SRT

Problemele unei descrieri corecte a proceselor electromagnetice au devenit motivația pentru alegerea unui subiect pentru dezvoltările teoretice, iar articolele lui Einstein publicate în 1905 conțineau o interpretare a unui anumit caz - mișcare uniformă și rectilinie. Până în 1915 s-a format teoria generală a relativității, care explica interacțiunile și interacțiunile gravitaționale, dar prima a fost teoria, numită cea specială.

Teoria specială a relativității a lui Einstein poate fi rezumată în două postulate de bază. Prima extinde efectul principiului relativității lui Galileo la toate fenomenele fizice, și nu doar la procesele mecanice. Într-o formă mai generală, spune: Toate legile fizice sunt aceleași pentru toate cadrele de referință inerțiale (care se mișcă uniform rectiliniu sau în repaus).

A doua afirmație, care conține teoria relativității speciale: viteza de propagare a luminii în vid pentru toate cadrele de referință inerțiale este aceeași. În plus, se face o concluzie mai globală: viteza luminii este valoarea maximă a ratei de transmisie a interacțiunilor din natură.

În calculele matematice ale SRT, este dată formula E=mc², care a mai apărut în publicațiile fizice, dar datorită lui Einstein a devenit cea mai faimoasă și populară din istoria științei. Concluzia despre echivalența masei și energiei este cea mai revoluționară formulă a teoriei relativității. Conceptul că orice obiect cu masă conține o cantitate uriașă de energie a devenit baza dezvoltării în utilizarea energiei nucleare și, mai ales, a dus la apariția bombei atomice.

Efectele relativității speciale

Din SRT decurg mai multe consecințe, care sunt numite efecte relativiste (relativitate engleză - relativitate). Dilatarea timpului este una dintre cele mai izbitoare. Esența sa este că, într-un cadru de referință în mișcare, timpul trece mai lent. Calculele arată că pe o navă spațială care a efectuat un zbor ipotetic către sistemul stelar Alpha Centauri și înapoi cu o viteză de 0,95 c (c este viteza luminii), vor trece 7,3 ani, iar pe Pământ - 12 ani. Astfel de exemple sunt adesea date atunci când se explică teoria relativității pentru manechine, precum și paradoxul gemenilor aferent.

Un alt efect este reducerea dimensiunilor liniare, adică din punctul de vedere al observatorului, obiectele care se deplasează față de el cu o viteză apropiată de c vor avea dimensiuni liniare mai mici pe direcția mișcării decât propria lor lungime. Acest efect prezis de fizica relativistă se numește contracție Lorentz.

Conform legilor cinematicii relativiste, masa unui obiect în mișcare este mai mare decât masa în repaus. Acest efect devine deosebit de semnificativ în dezvoltarea instrumentelor pentru studiul particulelor elementare - este dificil să ne imaginăm activitatea LHC (Large Hadron Collider) fără a o lua în considerare.

spațiu timp

Una dintre cele mai importante componente ale SRT este reprezentarea grafică a cinematicii relativiste, un concept special al unui singur spațiu-timp, care a fost propus de matematicianul german Hermann Minkowski, care la un moment dat a fost profesor de matematică pentru un elev al lui Albert. Einstein.

Esența modelului Minkowski constă într-o abordare complet nouă pentru determinarea poziției obiectelor care interacționează. Teoria specială a relativității timpului acordă o atenție deosebită. Timpul devine nu doar a patra coordonată a sistemului clasic de coordonate tridimensional, timpul nu este o valoare absolută, ci o caracteristică inseparabilă a spațiului, care ia forma unui continuum spațiu-timp, exprimat grafic sub forma unui con, în care toate interacțiunile au loc.

Un astfel de spațiu în teoria relativității, cu dezvoltarea lui la un caracter mai general, a fost supus ulterior unei curburi suplimentare, ceea ce a făcut ca un astfel de model să fie potrivit și pentru descrierea interacțiunilor gravitaționale.

Dezvoltarea ulterioară a teoriei

SRT nu a găsit imediat înțelegere în rândul fizicienilor, dar treptat a devenit principalul instrument de descriere a lumii, în special lumea particulelor elementare, care a devenit subiectul principal de studiu al științei fizice. Dar sarcina de a completa SRT cu o explicație a forțelor gravitaționale a fost foarte relevantă, iar Einstein nu a încetat să lucreze, perfecționând principiile teoriei generale a relativității - GR. Prelucrarea matematică a acestor principii a durat destul de mult - aproximativ 11 ani, iar la ea au participat specialiști din domeniile științelor exacte adiacente fizicii.

Astfel, principalul matematician al acelei vremuri, David Hilbert (1862-1943), care a devenit unul dintre coautorii ecuațiilor câmpului gravitațional, a adus o contribuție uriașă. Au fost ultima piatră în construcția unei clădiri frumoase, care a primit numele - teoria generală a relativității sau GR.

Relativitatea generală - GR

Teoria modernă a câmpului gravitațional, teoria structurii „spațiu-timp”, geometria „spațiului-timp”, legea interacțiunilor fizice în cadre de referință non-inerțiale - toate acestea sunt diferitele nume pe care Albert Einstein teoria generală a relativităţii este înzestrată cu.

Teoria gravitației universale, care a determinat mult timp opiniile științei fizice asupra gravitației, asupra interacțiunilor obiectelor și câmpurilor de diferite dimensiuni. Paradoxal, dar principalul său dezavantaj a fost caracterul intangibil, iluzoriu, matematic al esenței sale. A existat un gol între stele și planete, atracția dintre corpurile cerești s-a explicat prin acțiunea la distanță lungă a anumitor forțe, și a celor instantanee. Teoria generală a relativității a lui Albert Einstein a umplut gravitația cu conținut fizic, a prezentat-o ​​ca un contact direct al diferitelor obiecte materiale.

Geometria gravitației

Ideea principală cu care Einstein a explicat interacțiunile gravitaționale este foarte simplă. El declară că expresia fizică a forțelor gravitației este spațiu-timp, dotată cu trăsături destul de tangibile - metrice și deformații, care sunt influențate de masa obiectului în jurul căruia se formează astfel de curburi. La un moment dat, Einstein a fost chiar creditat cu apeluri de a reveni la teoria universului conceptul de eter, ca mediu material elastic care umple spațiul. De asemenea, a explicat că i-a fost greu să numească o substanță care are multe calități care pot fi descrise ca un vid.

Astfel, gravitația este o manifestare a proprietăților geometrice ale spațiului-timp cu patru dimensiuni, care a fost desemnată în SRT drept necurbat, dar în cazuri mai generale este înzestrată cu curbură care determină mișcarea obiectelor materiale, cărora li se acordă aceeași accelerație în conformitate cu principiul echivalenței declarat de Einstein.

Acest principiu fundamental al teoriei relativității explică multe dintre „gâturile de sticlă” ale teoriei newtoniene a gravitației universale: curbura luminii observată atunci când trece în apropierea obiectelor spațiale masive în timpul unor fenomene astronomice și, remarcată de antichi, aceeași accelerație de căderea corpurilor, indiferent de masa lor.

Modelarea curburii spațiului

Un exemplu obișnuit care explică teoria generală a relativității pentru manechine este reprezentarea spațiului-timp sub forma unei trambuline - o membrană elastică subțire pe care sunt așezate obiectele (cel mai adesea bile), imitând obiectele care interacționează. Bilele grele îndoaie membrana, formând o pâlnie în jurul lor. O minge mai mică lansată pe suprafață se mișcă în deplină conformitate cu legile gravitației, rostogolindu-se treptat în depresiunile formate de obiecte mai masive.

Dar acest exemplu este destul de arbitrar. Spațiul-timp real este multidimensional, curbura sa nu arată nici atât de elementară, dar principiul formării interacțiunii gravitaționale și esența teoriei relativității devin clare. În orice caz, o ipoteză care ar explica mai logic și mai coerent teoria gravitației nu există încă.

Dovezi ale Adevărului

Relativitatea generală a început rapid să fie percepută ca o bază puternică pe care fizica modernă ar putea fi construită. Teoria relativității de la bun început a lovit cu armonia și armonia ei, și nu numai pe specialiști, iar la scurt timp după apariția sa a început să fie confirmată de observații.

Cel mai apropiat punct de Soare - periheliul - al orbitei lui Mercur se deplasează treptat în raport cu orbitele altor planete din sistemul solar, care a fost descoperit la mijlocul secolului al XIX-lea. O astfel de mișcare - precesiune - nu a găsit o explicație rezonabilă în cadrul teoriei gravitației universale a lui Newton, ci a fost calculată cu acuratețe pe baza teoriei generale a relativității.

Eclipsa de soare care a avut loc în 1919 a oferit o oportunitate pentru încă o dovadă a relativității generale. Arthur Eddington, care s-a autodenumit în glumă a doua persoană din trei care înțeleg elementele de bază ale teoriei relativității, a confirmat abaterile prezise de Einstein în timpul trecerii fotonilor luminii în apropierea stelei: la momentul eclipsei, o schimbare în a devenit vizibilă poziţia aparentă a unor stele.

Experimentul pentru a detecta încetinirea ceasului sau deplasarea gravitațională spre roșu a fost propus de însuși Einstein, printre alte dovezi ale relativității generale. Abia după mulți ani a fost posibil să se pregătească echipamentul experimental necesar și să se efectueze acest experiment. Schimbarea frecvenței gravitaționale a radiației de la emițător și receptor, distanțate în înălțime, s-a dovedit a fi în limitele prezise de relativitatea generală, iar fizicienii de la Harvard Robert Pound și Glen Rebka, care au condus acest experiment, au crescut și mai mult precizia măsurătorile, iar formula teoriei relativității s-a dovedit din nou a fi corectă.

Teoria relativității a lui Einstein este întotdeauna prezentă în fundamentarea celor mai semnificative proiecte de explorare a spațiului. Pe scurt, putem spune că a devenit un instrument de inginerie pentru specialiști, în special pentru cei implicați în sistemele de navigație prin satelit – GPS, GLONASS etc. Este imposibil să se calculeze coordonatele unui obiect cu precizia necesară, chiar și într-un spațiu relativ mic, fără a lua în considerare încetinirile semnalelor prezise de relativitatea generală. Mai ales dacă vorbim de obiecte distanțate de distanțe cosmice, unde eroarea în navigare poate fi uriașă.

Creatorul teoriei relativității

Albert Einstein era încă tânăr când a publicat bazele teoriei relativității. Ulterior, deficiențele și inconsecvențele sale i-au devenit clare. În special, principala problemă a GR a fost imposibilitatea creșterii sale în mecanică cuantică, deoarece descrierea interacțiunilor gravitaționale utilizează principii care sunt radical diferite unele de altele. În mecanica cuantică, se ia în considerare interacțiunea obiectelor într-un singur spațiu-timp și, potrivit lui Einstein, acest spațiu însuși formează gravitația.

Scrierea „formula a tot ceea ce există” – o teorie unificată a câmpului care să elimine contradicțiile relativității generale și ale fizicii cuantice, a fost scopul lui Einstein de mulți ani, el a lucrat la această teorie până în ultima oră, dar nu a obținut succes. Problemele relativității generale au devenit un stimul pentru mulți teoreticieni în căutarea unor modele mai perfecte ale lumii. Așa au apărut teoriile corzilor, gravitația cuantică în buclă și multe altele.

Personalitatea autorului relativității generale a lăsat o amprentă în istorie comparabilă cu importanța pentru știință a teoriei relativității în sine. Ea nu lasă indiferentă până acum. Einstein însuși s-a întrebat de ce i-au fost acordate atât de multă atenție lui și lucrării sale de către oameni care nu aveau nimic de-a face cu fizica. Datorită calităților sale personale, spiritului celebru, poziției politice active și chiar aspectului expresiv, Einstein a devenit cel mai faimos fizician de pe Pământ, eroul multor cărți, filme și jocuri pe calculator.

Sfârșitul vieții sale este descris dramatic de mulți: era singur, se considera responsabil pentru apariția celei mai groaznice arme care a devenit o amenințare pentru toată viața de pe planetă, teoria sa unificată a câmpului a rămas un vis nerealist, dar cuvintele lui Einstein, rostit cu puțin timp înainte de moartea sa, poate fi considerat cel mai bun rezultat.că și-a îndeplinit sarcina pe Pământ. Este greu de argumentat cu asta.

Relativitatea specială (SRT) sau relativitatea privată este teoria lui Albert Einstein, publicată în 1905 în lucrarea „On the Electrodynamics of Moving Bodies” (Albert Einstein - Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik, IV. Folge 17. Seite 891-). 921 iunie 1905).

A explicat mișcarea dintre diferitele cadre de referință inerțiale sau mișcarea corpurilor care se mișcă unele față de altele cu o viteză constantă. În acest caz, niciunul dintre obiecte nu trebuie luat ca un cadru de referință, dar ar trebui să fie considerate relativ unul față de celălalt. SRT oferă doar 1 caz când 2 corpuri nu schimbă direcția de mișcare și se mișcă uniform.

Legile relativității speciale încetează să funcționeze atunci când unul dintre corpuri schimbă traiectoria de mișcare sau crește viteza. Aici are loc teoria generală a relativității (GR), care oferă o interpretare generală a mișcării obiectelor.

Cele două postulate pe care se bazează teoria relativității sunt:

1. Principiul relativității- Potrivit acestuia, în toate sistemele de referință existente care se mișcă unul față de celălalt cu o viteză constantă și nu își schimbă direcția, funcționează aceleași legi.
2. Principiul vitezei luminii- Viteza luminii este aceeași pentru toți observatorii și nu depinde de viteza de mișcare a acestora. Aceasta este cea mai mare viteză și nimic din natură nu are o viteză mai mare. Viteza luminii este de 3*10^8 m/s.

Albert Einstein a luat ca bază mai degrabă date experimentale decât teoretice. Aceasta a fost una dintre componentele succesului său. Noile date experimentale au servit drept bază pentru crearea unei noi teorii.

De la mijlocul secolului al XIX-lea, fizicienii au căutat un nou mediu misterios numit eter. S-a presupus că eterul poate trece prin toate obiectele, dar nu participă la mișcarea lor. Conform credințelor despre eter, prin schimbarea vitezei privitorului în raport cu eterul, se modifică și viteza luminii.

Einstein, având încredere în experimente, a respins conceptul unui nou mediu eteric și a presupus că viteza luminii este întotdeauna constantă și nu depinde de nicio circumstanță, cum ar fi viteza persoanei în sine.

Intervalele de timp, distanțele și uniformitatea lor

Teoria specială a relativității leagă timpul și spațiul. În Universul Material, sunt 3 cunoscute în spațiu: dreapta și stânga, înainte și înapoi, sus și jos. Dacă le adăugăm o altă dimensiune, numită timp, atunci aceasta va sta la baza continuumului spațiu-timp.

Dacă vă deplasați cu o viteză mică, observațiile dvs. nu vor converge cu oamenii care se mișcă mai repede.

Experimentele ulterioare au confirmat că spațiul, la fel ca și timpul, nu poate fi perceput în același mod: percepția noastră depinde de viteza de mișcare a obiectelor.

Legătura energiei cu masa

Einstein a venit cu o formulă care combina energia cu masa. Această formulă a devenit larg răspândită în fizică și este familiară fiecărui student: E=m*s², în care E-energie; m- masa corporală, c-viteza răspândirea luminii.

Masa unui corp crește proporțional cu creșterea vitezei luminii. Dacă se atinge viteza luminii, masa și energia corpului devin adimensionale.

Prin creșterea masei unui obiect, devine mai dificil să se realizeze o creștere a vitezei acestuia, adică, pentru un corp cu o masă materială infinit de mare, este nevoie de energie infinită. Dar, în realitate, acest lucru este imposibil de realizat.

Teoria lui Einstein a combinat două poziții separate: poziția masei și poziția energiei într-o singură lege generală. Acest lucru a făcut posibilă transformarea energiei în masă materială și invers.

Numai leneșii nu știu despre învățăturile lui Albert Einstein, care mărturisesc relativitatea a tot ceea ce se întâmplă în această lume a muritorilor. De aproape o sută de ani, disputele au loc nu numai în lumea științei, ci și în lumea fizicienilor practicanți. Teoria relativității a lui Einstein, descrisă în termeni simpli destul de accesibil și nu este un secret pentru cei neinițiați.

In contact cu

Câteva întrebări generale

Ținând cont de particularitățile învățăturilor teoretice ale marelui Albert, postulatele sale pot fi privite în mod ambiguu de către cele mai diverse curente de fizicieni teoreticieni, mai degrabă de licee științifice, precum și de adepții curentului irațional al școlii fizice și matematice.

La începutul secolului trecut, când a existat o creștere a gândirii științifice și pe fondul schimbărilor sociale au început să apară anumite tendințe științifice, a apărut teoria relativității a tot ceea ce trăiește o persoană. Indiferent cum evaluează contemporanii noștri această situație, totul în lumea reală nu este într-adevăr static, Teoria specială a relativității a lui Einstein:

• Se schimbă vremurile, se schimbă opiniile și opinia mentală a societății asupra anumitor probleme din planul social;
• Fundamentele sociale și viziunea asupra lumii cu privire la doctrina probabilității în diverse sisteme de stat și în condiții speciale pentru dezvoltarea societății s-au schimbat în timp și sub influența altor mecanisme obiective.
• Cum s-au format opiniile societății asupra problemelor dezvoltării sociale, aceeași a fost și atitudinea și opiniile despre Teoriile lui Einstein despre timp.

Important! Teoria gravitației a lui Einstein a stat la baza disputelor sistemice dintre cei mai reputați oameni de știință, atât la începutul dezvoltării sale, cât și pe parcursul finalizării sale. S-au vorbit despre ea, au avut loc numeroase dispute, a devenit subiect de conversație în cele mai înalte saloane din diferite țări.

Oamenii de știință au discutat despre asta, a fost subiectul conversației. A existat chiar și o astfel de ipoteză că doctrina este accesibilă pentru înțelegere doar pentru trei oameni din lumea științifică. Când a venit momentul explicării postulatelor, au început preoții celei mai misterioase științe, matematica euclidiană. Apoi s-a încercat să-și construiască modelul digital și aceleași consecințe verificate matematic ale acțiunii sale asupra spațiului mondial, apoi autorul ipotezei a recunoscut că a devenit foarte greu de înțeles chiar și ceea ce a creat. Deci ce este teoria generală a relativității, ce exploreazăși ce aplicație a găsit în lumea modernă?

Istoria și rădăcinile teoriei

Astăzi, în marea majoritate a cazurilor, realizările marelui Einstein sunt numite pe scurt negarea completă a ceea ce a fost inițial o constantă de neclintit. Această descoperire a făcut posibilă respingerea a ceea ce este cunoscut de toți școlarii ca un binom fizic.

Cea mai mare parte a populației lumii, într-un fel sau altul, atent și gânditor sau superficial, chiar și o dată, s-a întors la paginile marii cărți - Biblia.

În ea puteți citi despre ceea ce a devenit o adevărată confirmare esența doctrinei- la ce a lucrat un tânăr om de știință american la începutul secolului trecut. Faptele de levitație și alte lucruri destul de comune în istoria Vechiului Testament au devenit odată miracole în timpurile moderne. Eterul este un spațiu în care o persoană a trăit o viață complet diferită. Caracteristicile vieții pe aer au fost studiate de multe celebrități mondiale din domeniul științelor naturii. Și Teoria gravitației a lui Einstein a confirmat că ceea ce este descris în cartea antică este adevărat.

Lucrările lui Hendrik Lorentz și Henri Poincaré au făcut posibilă descoperirea experimentală a anumitor trăsături ale eterului. În primul rând, acestea sunt lucrări privind crearea de modele matematice ale lumii. Baza a fost o confirmare practică că atunci când particulele materiale se mișcă în spațiul eteric, ele se contractă în raport cu direcția de mișcare.

Lucrările acestor mari oameni de știință au făcut posibilă crearea bazei principalelor postulate ale doctrinei. Acest fapt oferă material constant pentru afirmația că lucrările laureatului Nobel și teoria relativistă a lui Albert au fost și sunt încă plagiat. Mulți oameni de știință susțin astăzi că multe postulate au fost acceptate mult mai devreme, de exemplu:

• Conceptul de simultaneitate condiționată a evenimentelor;
• Principiile ipotezei binomului constant și criteriile pentru viteza luminii.

Ce să faci înțelege teoria relativității? Ideea este în trecut. În lucrările lui Poincaré a fost exprimată ipoteza că vitezele mari din legile mecanicii trebuie regândite. Datorită afirmațiilor fizicianului francez, lumea științifică a aflat cât de relativă este mișcarea în proiecție la teoria spațiului eteric.

În știința statică, o mare cantitate de procese fizice a fost luată în considerare pentru diferite obiecte materiale care se mișcau cu . Postulatele conceptului general descriu procesele care au loc cu obiectele care accelerează, explică existența particulelor de graviton și gravitația însăși. Esența teoriei relativitățiiîn explicarea acelor fapte care înainte erau un nonsens pentru oamenii de știință. Dacă este necesar să se descrie trăsăturile mișcării și legile mecanicii, relația dintre spațiu și timp continuu în condiții de apropiere a vitezei luminii, postulatele teoriei relativității ar trebui folosite exclusiv.

Despre teorie pe scurt și clar

Cum este învățătura marelui Albert atât de diferită de ceea ce au făcut fizicienii înaintea lui? Anterior, fizica era o știință destul de statică, care lua în considerare principiile dezvoltării tuturor proceselor din natură în sfera sistemului „aici, astăzi și acum”. Einstein a făcut posibil să vedem tot ce se întâmplă în jur nu numai în spațiul tridimensional, ci și în relație cu diferite obiecte și momente în timp.

Atenţie!În 1905, când Einstein și-a publicat teoria relativității, a permis să explice și să interpreteze într-un mod accesibil mișcarea dintre diferite sisteme de calcul inerțial.

Principalele sale prevederi sunt raportul vitezelor constante a două obiecte care se deplasează unul față de celălalt în loc să ia unul dintre obiecte, care poate fi luat ca unul dintre factorii de referință absoluti.

Caracteristica doctrinei constă în faptul că poate fi considerată în raport cu un caz excepţional. Factori principali:

1. Rectitudinea direcției de mișcare;
2. Uniformitatea mișcării unui corp material.

Când se schimbă direcția sau alți parametri simpli, când un corp material poate accelera sau se poate întoarce în lateral, legile teoriei statice a relativității nu sunt valabile. În acest caz, intră în vigoare legile generale ale relativității, care pot explica mișcarea corpurilor materiale într-o situație generală. Astfel, Einstein a găsit o explicație pentru toate principiile interacțiunii corpurilor fizice între ele în spațiu.

Principiile teoriei relativității

Principiile doctrinei

Afirmația despre relativitate a fost subiectul celor mai aprinse discuții timp de o sută de ani. Majoritatea oamenilor de știință consideră diverse aplicații ale postulatelor drept aplicații a două principii ale fizicii. Și această cale este cea mai populară în domeniul fizicii aplicate. Postulatele de bază teoria relativității, fapte interesante, care astăzi a găsit o confirmare de nerefuzat:

• Principiul relativității. Păstrarea raportului dintre corpuri sub toate legile fizicii. Acceptându-le ca cadre de referință inerțiale, care se mișcă la viteze constante unul față de celălalt.
• Postul despre viteza luminii. Ea ramane o constanta neschimbata, in toate situatiile, indiferent de viteza si relatia cu sursele de lumina.

În ciuda contradicțiilor dintre noua învățătură și postulatele de bază ale uneia dintre cele mai exacte științe, bazate pe indicatori statici constanti, noua ipoteză a atras cu o privire proaspătă asupra lumii din jur. Succesul omului de știință a fost asigurat, ceea ce a fost confirmat de acordarea lui Premiul Nobel în domeniul științelor exacte.

Ce a cauzat o astfel de popularitate copleșitoare și Cum și-a descoperit Einstein teoria relativității?? Tactica unui tânăr om de știință.

1. Până acum, oameni de știință de renume mondial au înaintat o teză și abia apoi au efectuat o serie de studii practice. Dacă la un moment dat s-au obținut date care nu se potriveau conceptului general, acestea au fost recunoscute ca eronate în rezumarea motivelor.
2. Tânărul geniu a folosit o tactică radical diferită, a pus la punct experimente practice, au fost în serie. Rezultatele obținute, în ciuda faptului că nu se puteau încadra cumva în seria conceptuală, s-au aliniat într-o teorie coerentă. Și fără „greșeli” și „erori”, toate momentele ipoteze de relativitate, exemple iar rezultatele observațiilor se încadrează în mod clar în doctrina teoretică revoluționară.
3. Viitorul laureat al Nobel a negat necesitatea studierii eterului misterios, unde se propagă undele de lumină. Convingerea că eterul există a condus la o serie de concepții greșite semnificative. Postulatul principal este modificarea vitezelor fasciculului de lumină în raport cu cel care observă procesul în mediul eteric.

Relativitatea pentru manechini

Teoria relativității este cea mai simplă explicație

Concluzie

Principala realizare a omului de știință este dovada armoniei și unității unor astfel de cantități precum spațiul și timpul. Natura fundamentală a conexiunii acestor două continuumuri ca parte a trei dimensiuni, combinată cu dimensiunea timpului, a făcut posibilă învățarea multor secrete ale naturii lumii materiale. Mulțumită Teoria gravitației a lui Einstein a devenit disponibil pentru a studia profunzimile și alte realizări ale științei moderne, deoarece toate posibilitățile învățăturilor nu au fost folosite până în prezent.

Teoria generală a relativității, împreună cu teoria specială a relativității, este lucrarea genială a lui Albert Einstein, care la începutul secolului al XX-lea a schimbat viziunea fizicienilor asupra lumii. O sută de ani mai târziu, relativitatea generală este principala și cea mai importantă teorie a fizicii din lume și, împreună cu mecanica cuantică, pretinde a fi una dintre cele două pietre de temelie ale „teoriei tuturor lucrurilor”. Teoria generală a relativității descrie gravitația ca o consecință a curburii spațiu-timpului (combinată într-un singur întreg în relativitatea generală) sub influența masei. Datorită relativității generale, oamenii de știință au dedus multe constante, au testat o grămadă de fenomene inexplicabile și au descoperit lucruri precum găurile negre, materia întunecată și energia întunecată, expansiunea universului, Big Bang-ul și multe altele. De asemenea, GTR a respins viteza luminii, întemnițându-ne astfel literalmente în vecinătatea noastră (sistemul solar), dar a lăsat o portiță sub formă de găuri de vierme - căi posibile scurte prin spațiu-timp.

Un angajat al RUDN și colegii săi brazilieni au pus la îndoială conceptul utilizării găurilor de vierme stabile ca portaluri către diferite puncte din spațiu-timp. Rezultatele cercetării lor au fost publicate în Physical Review D. - un clișeu destul de comun în science fiction. O gaură de vierme, sau „găură de vierme”, este un fel de tunel care conectează puncte îndepărtate din spațiu, sau chiar două universuri, prin curbarea spațiului-timp.

Chiar și la sfârșitul secolului al XIX-lea, majoritatea oamenilor de știință erau înclinați spre punctul de vedere că imaginea fizică a lumii a fost construită în principiu și va rămâne de neclintit în viitor - doar detaliile trebuiau clarificate. Dar în primele decenii ale secolului al XX-lea, vederile fizice s-au schimbat radical. Acesta a fost rezultatul unei „cascade” de descoperiri științifice făcute într-o perioadă istorică extrem de scurtă, care acoperă ultimii ani ai secolului al XIX-lea și primele decenii ale secolului al XX-lea, dintre care multe nu se încadrau deloc în reprezentarea omului obișnuit. experienţă. Un exemplu izbitor este teoria relativității creată de Albert Einstein (1879-1955).

Teoria relativitatii- teoria fizică a spațiu-timpului, adică o teorie care descrie proprietățile universale spațiu-timp ale proceselor fizice. Termenul a fost introdus în 1906 de Max Planck pentru a sublinia rolul principiului relativității.
în relativitatea specială (și, mai târziu, în relativitatea generală).

Într-un sens restrâns, teoria relativității include relativitatea specială și generală. Teoria specială a relativității(denumită în continuare SRT) se referă la procese în studiul cărora câmpurile gravitaționale pot fi neglijate; teoria generală a relativității(denumită în continuare GR) este o teorie a gravitației care generalizează cea a lui Newton.

Special, sau Teoria privată a relativității este o teorie a structurii spațiu-timpului. A fost introdus pentru prima dată în 1905 de Albert Einstein în lucrarea sa „Despre electrodinamica corpurilor în mișcare”. Teoria descrie mișcarea, legile mecanicii, precum și relațiile spațiu-timp care le determină, cu orice viteză de mișcare,
inclusiv cele apropiate de viteza luminii. Mecanica newtoniană clasică
în SRT este o aproximare pentru viteze mici.

Unul dintre motivele succesului lui Albert Einstein este că a pus datele experimentale înaintea datelor teoretice. Când o serie de experimente au arătat rezultate care contrazic teoria general acceptată, mulți fizicieni au decis că aceste experimente erau eronate.

Albert Einstein a fost unul dintre primii care au decis să construiască o nouă teorie bazată pe noi date experimentale.

La sfârșitul secolului al XIX-lea, fizicienii erau în căutarea unui eter misterios - un mediu în care, conform ipotezelor general acceptate, undele luminoase ar fi trebuit să se propage, ca undele acustice, pentru a căror propagare este nevoie de aer, sau de un alt mediu. - solid, lichid sau gazos. Credința în existența eterului a condus la credința că viteza luminii trebuie să se schimbe odată cu viteza observatorului față de eter. Albert Einstein a abandonat conceptul de eter și a presupus că toate legile fizice, inclusiv viteza luminii, rămân neschimbate indiferent de viteza observatorului - așa cum au arătat experimentele.

SRT a explicat cum să interpretăm mișcările între diferite cadre de referință inerțiale - pur și simplu, obiecte care se mișcă cu o viteză constantă unul față de celălalt. Einstein a explicat că atunci când două obiecte se mișcă cu o viteză constantă, ar trebui să ia în considerare mișcarea lor unul față de celălalt, în loc să luăm unul dintre ele ca un cadru absolut de referință. Deci, dacă doi astronauți zboară pe două nave spațiale și doresc să-și compare observațiile, singurul lucru pe care trebuie să-l știe este viteza lor unul față de celălalt.

Relativitatea specială ia în considerare un singur caz special (de unde și numele), când mișcarea este dreaptă și uniformă.

Pe baza imposibilității detectării mișcării absolute, Albert Einstein a concluzionat că toate cadrele de referință inerțiale sunt egale. El a formulat două postulate importante care au stat la baza unei noi teorii a spațiului și timpului, numită Teoria specială a relativității (SRT):

1. Principiul relativității lui Einstein - acest principiu a fost o generalizare a principiului relativității lui Galileo (afirmă la fel, dar nu pentru toate legile naturii, ci doar pentru legile mecanicii clasice, lăsând deschisă problema aplicabilității principiului relativității la optică și electrodinamică) la orice fizic. Se spune: toate procesele fizice în aceleași condiții în sistemele de referință inerțiale (ISF) decurg în același mod. Aceasta înseamnă că niciun experiment fizic efectuat în interiorul unui ISO închis nu poate determina dacă acesta este în repaus sau se mișcă uniform și rectiliniu. Astfel, toate IRF-urile sunt absolut egale, iar legile fizice sunt invariante în ceea ce privește alegerea IFR-urilor (adică, ecuațiile care exprimă aceste legi au aceeași formă în toate cadrele de referință inerțiale).

2. Principiul constanței vitezei luminii- viteza luminii in vid este constanta si nu depinde de miscarea sursei si receptorului de lumina. Este același în toate direcțiile și în toate cadrele de referință inerțiale. Viteza luminii în vid - viteza limită în natură - aceasta este una dintre cele mai importante constante fizice, așa-numitele constante ale lumii.

Cea mai importantă consecință a SRT a fost celebra formula lui Einstein asupra relaţiei dintre masă şi energie E \u003d mc 2 (unde C este viteza luminii), care a arătat unitatea spațiului și a timpului, exprimată într-o modificare comună a caracteristicilor lor în funcție de concentrația maselor și de mișcarea lor, și confirmată de datele fizicii moderne. Timpul și spațiul nu mai erau considerate independent unul de celălalt și a apărut ideea unui continuum spațial-timp cu patru dimensiuni.

Conform teoriei marelui fizician, atunci când viteza unui corp material crește, apropiindu-se de viteza luminii, crește și masa acestuia. Acestea. cu cât un obiect se mișcă mai repede, cu atât devine mai greu. În cazul atingerii vitezei luminii, masa corpului, precum și energia acestuia, devin infinite. Cu cât corpul este mai greu, cu atât este mai dificil să-i crești viteza; este necesară o cantitate infinită de energie pentru a accelera un corp cu masă infinită, deci este imposibil ca obiectele materiale să atingă viteza luminii.

În teoria relativității, „două legi – legea conservării masei și a conservării energiei – și-au pierdut valabilitatea independent una de cealaltă și s-au dovedit a fi combinate într-o singură lege, care poate fi numită legea conservării energiei. sau masă”. Datorită legăturii fundamentale dintre aceste două concepte, materia poate fi transformată în energie și invers - energia în materie.

Teoria generală a relativității- Teoria gravitației publicată de Einstein în 1916, la care a lucrat timp de 10 ani. Este o dezvoltare ulterioară a teoriei relativității speciale. Dacă corpul material accelerează sau se întoarce în lateral, legile SRT nu se mai aplică. Apoi intră în vigoare GR, care explică mișcările corpurilor materiale în cazul general.

În teoria generală a relativității, se postulează că efectele gravitaționale sunt cauzate nu de interacțiunea forțelor dintre corpuri și câmpuri, ci de deformarea însuși spațiu-timp în care sunt situate. Această deformare este asociată, în special, cu prezența masei-energie.

Relativitatea generală este în prezent cea mai de succes teorie a gravitației, bine susținută de observații. Relativitatea generală a generalizat SRT la cele accelerate, adică. sisteme non-inerțiale. Principiile de bază ale relativității generale se rezumă la următoarele:

- limitarea aplicabilității principiului constanței vitezei luminii în zonele în care forțele gravitaționale pot fi neglijate(unde gravitația este puternică, viteza luminii încetinește);

- extinderea principiului relativității la toate sistemele în mișcare(și nu doar cele inerțiale).

În relativitatea generală, sau teoria gravitației, el pornește și de la faptul experimental al echivalenței maselor inerțiale și gravitaționale, sau echivalența câmpurilor inerțiale și gravitaționale.

Principiul echivalenței joacă un rol important în știință. Putem calcula oricând direct acțiunea forțelor de inerție asupra oricărui sistem fizic, iar acest lucru ne oferă posibilitatea de a cunoaște acțiunea câmpului gravitațional, făcând abstracție de neomogenitatea acestuia, care este adesea foarte nesemnificativă.

Din GR au fost trase o serie de concluzii importante:

1. Proprietățile spațiului-timp depind de materia în mișcare.

2. Un fascicul de lumină, care are o masă inertă și, în consecință, gravitațională, trebuie să fie îndoit în câmpul gravitațional.

3. Frecvența luminii sub influența câmpului gravitațional ar trebui să se schimbe spre valori mai mici.

Multă vreme, au existat puține confirmări experimentale ale relativității generale. Acordul dintre teorie și experiment este destul de bun, dar puritatea experimentelor este încălcată de diferite efecte secundare complexe. Cu toate acestea, efectul curburii spațiu-timp poate fi detectat chiar și în câmpuri gravitaționale moderate. Ceasurile foarte sensibile, de exemplu, pot detecta dilatarea timpului pe suprafața Pământului. Pentru a extinde baza experimentală a relativității generale, în a doua jumătate a secolului al XX-lea au fost efectuate noi experimente: a fost testată echivalența maselor inerțiale și gravitaționale (inclusiv prin măsurarea laser a Lunii);
cu ajutorul radarului s-a clarificat mișcarea periheliului lui Mercur; a fost măsurată deviația gravitațională a undelor radio de către Soare, planetele sistemului solar au fost localizate cu radar; a fost evaluată influența câmpului gravitațional al Soarelui asupra comunicațiilor radio cu nave spațiale care au fost trimise către planetele îndepărtate ale sistemului solar etc. Toate, într-un fel sau altul, au confirmat predicțiile obținute pe baza relativității generale.

Așadar, teoria relativității speciale se bazează pe postulatele constanței vitezei luminii și asemănării legilor naturii în toate sistemele fizice, iar principalele rezultate la care ajunge sunt următoarele: relativitatea proprietăților. de spațiu-timp; relativitatea masei si energiei; echivalența maselor grele și inerțiale.

Cel mai semnificativ rezultat al teoriei generale a relativității din punct de vedere filozofic este stabilirea dependenței proprietăților spațiu-timp ale lumii înconjurătoare de localizarea și mișcarea maselor gravitatoare. Se datorează influenței corpurilor
cu mase mari există o curbură a căilor de mișcare a razelor de lumină. În consecință, câmpul gravitațional creat de astfel de corpuri determină în cele din urmă proprietățile spațiu-timp ale lumii.

Teoria specială a relativității face abstracție din acțiunea câmpurilor gravitaționale și, prin urmare, concluziile sale sunt aplicabile numai pentru zone mici de spațiu-timp. Diferența cardinală dintre teoria generală a relativității și teoriile fizice fundamentale care o preced constă în respingerea unui număr de concepte vechi și formularea altora noi. Merită spus că teoria generală a relativității a făcut o adevărată revoluție în cosmologie. Pe baza ei, au apărut diverse modele ale Universului.