Ali je splošna relativnost konsistentna? Ali ustreza fizični realnosti?

O tej teoriji je bilo rečeno, da jo razumejo le trije ljudje na svetu, in ko so matematiki skušali izraziti v številkah, kar iz nje sledi, se je sam avtor - Albert Einstein - pošalil, da jo zdaj ni več razumel.

Posebna in splošna relativnost sta neločljiva dela doktrine, na kateri temeljijo sodobni znanstveni pogledi na strukturo sveta.

"Leto čudežev"

Leta 1905 je Annalen der Physik (Annali fizike), vodilna nemška znanstvena publikacija, objavila enega za drugim štiri članke 26-letnega Alberta Einsteina, ki je delal kot izpraševalec 3. razreda - drobni uradnik - Zveznega urada za Patentni izumi v Bernu. Z revijo je sodeloval že prej, a izid toliko prispevkov v enem letu je bil izjemen dogodek. Še bolj izstopajoče je postalo, ko je postala jasna vrednost idej, ki jih vsebuje vsaka od njih.

V prvem od prispevkov so bila izražena razmišljanja o kvantni naravi svetlobe, obravnavani pa so bili procesi absorpcije in sproščanja elektromagnetnega sevanja. Na tej podlagi je bil najprej razložen fotoelektrični učinek - emisija elektronov s snovjo, ki jo izločajo fotoni svetlobe, so bile predlagane formule za izračun količine sproščene energije v tem primeru. Za teoretični razvoj fotoelektričnega učinka, ki je postal začetek kvantne mehanike, in ne za postulate teorije relativnosti, bo Einstein leta 1922 prejel Nobelovo nagrado za fiziko.

V drugem članku so bili postavljeni temelji za uporabna področja fizične statistike, ki temeljijo na preučevanju Brownovega gibanja najmanjših delcev, suspendiranih v tekočini. Einstein je predlagal metode za iskanje vzorcev nihanj – naključnih in naključnih odstopanj fizikalnih veličin od njihovih najverjetnejših vrednosti.

In končno, v člankih "O elektrodinamiki gibljivih teles" in "Ali je vztrajnost telesa odvisna od vsebnosti energije v njem?" vseboval zametke tistega, kar bo v zgodovini fizike označeno kot relativnostna teorija Alberta Einsteina, oziroma njen prvi del – SRT – posebna teorija relativnosti.

Viri in predhodniki

Konec 19. stoletja se je mnogim fizikom zdelo, da je večina globalnih problemov vesolja rešena, glavna odkritja so narejena, človeštvo pa bo moralo le nabrano znanje uporabiti za močno pospeševanje tehnološkega napredka. Le nekatere teoretične nedoslednosti so pokvarile harmonično sliko vesolja, napolnjenega z etrom in ki živi po nespremenljivih newtonskih zakonih.

Harmonijo so pokvarile Maxwellove teoretične raziskave. Njegove enačbe, ki so opisovale interakcije elektromagnetnih polj, so bile v nasprotju s splošno sprejetimi zakoni klasične mehanike. To se je nanašalo na merjenje svetlobne hitrosti v dinamičnih referenčnih sistemih, ko je Galilejevo načelo relativnosti prenehalo delovati - matematični model interakcije takšnih sistemov pri gibanju s svetlobno hitrostjo je privedel do izginotja elektromagnetnih valov.

Poleg tega eter, ki naj bi uskladil hkratni obstoj delcev in valov, makro in mikrokozmosa, ni podlegel detekciji. Poskus, ki sta ga leta 1887 izvedla Albert Michelson in Edward Morley, je bil namenjen odkrivanju "eteričnega vetra", ki ga je neizogibno morala posneti edinstvena naprava - interferometer. Poskus je trajal celo leto - čas popolne revolucije Zemlje okoli Sonca. Planet se je moral pol leta premikati proti toku etra, eter je moral pol leta »pihati v jadra« Zemlje, a rezultat je bil nič: ni bilo premika svetlobnih valov pod vplivom etra. ugotovljeno, kar vzbuja dvom v sam obstoj etra.

Lorentz in Poincaré

Fiziki so poskušali najti razlago za rezultate poskusov za odkrivanje etra. Hendrik Lorentz (1853-1928) je predlagal svoj matematični model. Oživel je eterično zapolnjevanje prostora, vendar le pod zelo pogojno in umetno predpostavko, da se lahko predmeti pri premikanju skozi eter skrčijo v smeri gibanja. Ta model je dokončal veliki Henri Poincaré (1854-1912).

V delih teh dveh znanstvenikov so se prvič pojavili koncepti, ki so v veliki meri predstavljali glavne postulate teorije relativnosti, in to ne dopušča, da bi se Einsteinove obtožbe o plagiatorstvu umirile. Ti vključujejo pogojenost koncepta simultanosti, hipotezo o konstantnosti svetlobne hitrosti. Poincaré je priznal, da Newtonovi zakoni mehanike zahtevajo predelavo pri velikih hitrostih, sklepal je o relativnosti gibanja, vendar v aplikaciji za eterično teorijo.

Posebna relativnost - SRT

Težave pravilnega opisa elektromagnetnih procesov so postale motivacija za izbiro teme za teoretični razvoj, Einsteinovi članki, objavljeni leta 1905, pa so vsebovali razlago posameznega primera - enakomerno in pravokotno gibanje. Do leta 1915 se je oblikovala splošna teorija relativnosti, ki je razlagala interakcije in gravitacijske interakcije, a prva je bila teorija, imenovana posebna.

Einsteinovo posebno teorijo relativnosti je mogoče povzeti v dveh osnovnih postulatih. Prvi razširja učinek Galilejevega načela relativnosti na vse fizikalne pojave in ne le na mehanske procese. V bolj splošni obliki pravi: Vsi fizikalni zakoni so enaki za vse inercialne (ki se gibljejo enakomerno pravolinijsko ali mirujoče) referenčne okvire.

Druga trditev, ki vsebuje posebno teorijo relativnosti: hitrost širjenja svetlobe v vakuumu za vse inercialne referenčne okvire je enaka. Nadalje je narejen bolj globalen zaključek: hitrost svetlobe je največja vrednost hitrosti prenosa interakcij v naravi.

V matematičnih izračunih SRT je podana formula E=mc², ki se je že prej pojavljala v fizičnih publikacijah, vendar je po zaslugi Einsteina postala najbolj znana in priljubljena v zgodovini znanosti. Sklep o enakovrednosti mase in energije je najbolj revolucionarna formula teorije relativnosti. Koncept, da vsak predmet z maso vsebuje ogromno energije, je postal osnova za razvoj uporabe jedrske energije in je predvsem vodil do pojava atomske bombe.

Učinki posebne relativnosti

Iz SRT sledi več posledic, ki jih imenujemo relativistični (relativity angleško – relativnost) učinki. Časovna dilatacija je ena najbolj presenetljivih. Njegovo bistvo je, da v premikajočem se referenčnem okviru čas teče počasneje. Izračuni kažejo, da bo na vesoljskem plovilu, ki je hipotetično poletelo do zvezdnega sistema Alpha Centauri in nazaj s hitrostjo 0,95 c (c je svetlobna hitrost), minilo 7,3 leta, na Zemlji pa 12 let. Takšni primeri so pogosto podani pri razlagi teorije relativnosti za lutke, kot tudi s tem povezani paradoks dvojčkov.

Drug učinek je zmanjšanje linearnih dimenzij, to pomeni, da bodo z vidika opazovalca predmeti, ki se premikajo glede nanj s hitrostjo blizu c, imeli manjše linearne dimenzije v smeri gibanja kot njihova lastna dolžina. Ta učinek, ki ga napoveduje relativistična fizika, se imenuje Lorentzova kontrakcija.

Po zakonih relativistične kinematike je masa gibljivega predmeta večja od mase mirovanja. Ta učinek postane še posebej pomemben pri razvoju instrumentov za preučevanje elementarnih delcev - težko si je predstavljati delo LHC (Large Hadron Collider), ne da bi ga upoštevali.

prostor-čas

Ena najpomembnejših komponent SRT je grafični prikaz relativistične kinematike, posebnega koncepta enotnega prostora-časa, ki ga je predlagal nemški matematik Hermann Minkowski, ki je bil nekoč učitelj matematike Albertovemu učencu. Einstein.

Bistvo modela Minkowskega je v popolnoma novem pristopu k določanju položaja medsebojno delujočih predmetov. Posebno pozornost namenja posebna teorija relativnosti časa. Čas ne postane le četrta koordinata klasičnega tridimenzionalnega koordinatnega sistema, čas ni absolutna vrednost, temveč neločljiva značilnost prostora, ki ima obliko prostorsko-časovnega kontinuuma, grafično izraženega kot stožec, v katerem so vsi potekajo interakcije.

Takšen prostor v teoriji relativnosti je bil s svojim razvojem do splošnejšega značaja pozneje še dodatno ukrivljen, zaradi česar je bil tak model primeren tudi za opis gravitacijskih interakcij.

Nadaljnji razvoj teorije

SRT ni takoj naletel na razumevanje med fiziki, vendar je postopoma postal glavno orodje za opisovanje sveta, zlasti sveta osnovnih delcev, ki je postal glavni predmet študija fizike. Toda naloga dopolnjevanja SRT z razlago gravitacijskih sil je bila zelo pomembna in Einstein ni nehal delati in izpopolnjeval načela splošne teorije relativnosti - GR. Matematična obdelava teh principov je trajala precej časa - približno 11 let, v njej pa so sodelovali strokovnjaki s področij natančnih znanosti, ki mejijo na fiziko.

Tako je ogromno prispeval vodilni matematik tistega časa David Hilbert (1862-1943), ki je postal eden od soavtorjev enačb gravitacijskega polja. Bili so zadnji kamen pri gradnji čudovite zgradbe, ki je dobila ime - splošna teorija relativnosti ali GR.

Splošna teorija relativnosti - GR

Sodobna teorija gravitacijskega polja, teorija strukture "prostor-čas", geometrija "prostor-časa", zakon fizičnih interakcij v neinercialnih referenčnih okvirih - vse to so različna imena, ki jih je Albert Einstein splošna teorija relativnosti je obdarjena z.

Teorija univerzalne gravitacije, ki je dolgo časa določala poglede fizike na gravitacijo, na interakcije predmetov in polj različnih velikosti. Paradoksalno, vendar je bila njegova glavna pomanjkljivost neoprijemljivost, iluzornost, matematična narava njegovega bistva. Med zvezdami in planeti je bila praznina, privlačnost med nebesnimi telesi je bila razložena z dolgotrajnim delovanjem določenih sil in trenutnih. Splošna relativnostna teorija Alberta Einsteina je gravitacijo napolnila s fizično vsebino, jo predstavila kot neposreden stik različnih materialnih predmetov.

Geometrija gravitacije

Glavna ideja, s katero je Einstein razložil gravitacijske interakcije, je zelo preprosta. Fizični izraz sil gravitacije razglaša za prostor-čas, obdarjen s precej oprijemljivimi lastnostmi - metriko in deformacijami, na katere vpliva masa predmeta, okoli katerega nastanejo takšne ukrivljenosti. Nekoč so Einsteinu celo pripisovali pozive, da se v teorijo vesolja vrne koncept etra, kot elastičnega materialnega medija, ki zapolnjuje prostor. Pojasnil je tudi, da mu je bilo težko imenovati snov, ki ima številne lastnosti, ki jih lahko opišemo kot vakuum.

Tako je gravitacija manifestacija geometrijskih lastnosti štiridimenzionalnega prostor-časa, ki je bil v SRT označen kot neukrivljen, v bolj splošnih primerih pa je obdarjen z ukrivljenostjo, ki določa gibanje materialnih predmetov, ki so jim dana enak pospešek v skladu z načelom enakovrednosti, ki ga je razglasil Einstein.

To temeljno načelo relativnostne teorije pojasnjuje številna "ozka grla" Newtonove teorije univerzalne gravitacije: ukrivljenost svetlobe, ki jo opazimo, ko prehaja blizu masivnih vesoljskih objektov med nekaterimi astronomskimi pojavi, in enak pospešek padca teles, ki ga je opazil starodavnih, ne glede na njihovo maso.

Modeliranje ukrivljenosti prostora

Pogost primer, ki pojasnjuje splošno teorijo relativnosti za lutke, je predstavitev prostora-časa v obliki trampolina - elastične tanke membrane, na kateri so položeni predmeti (najpogosteje kroglice), ki posnemajo medsebojno delujoče predmete. Težke kroglice upognejo membrano in okoli sebe tvorijo lij. Manjša kroglica, izstreljena na površini, se giblje v celoti v skladu z zakoni gravitacije in se postopoma kotali v vdolbine, ki jih tvorijo masivnejši predmeti.

Toda ta primer je precej poljuben. Resnični prostor-čas je večdimenzionalen, njegova ukrivljenost prav tako ni videti tako elementarna, a načelo nastanka gravitacijske interakcije in bistvo teorije relativnosti postaneta jasna. Vsekakor hipoteza, ki bi bolj logično in koherentno pojasnila teorijo gravitacije, še ne obstaja.

Dokazi resnice

Splošna relativnost je hitro postala močan temelj, na katerem je mogoče graditi sodobno fiziko. Teorija relativnosti je že od samega začetka presenetila s svojo harmonijo in harmonijo, in to ne le strokovnjake, kmalu po njenem pojavu pa so začela potrjevati opažanja.

Soncu najbližja točka - perihel - Merkurjeve orbite se postopoma premika glede na orbite drugih planetov v sončnem sistemu, kar so odkrili že sredi 19. stoletja. Takšno gibanje - precesija - ni našlo razumne razlage v okviru Newtonove teorije univerzalne gravitacije, ampak je bilo natančno izračunano na podlagi splošne teorije relativnosti.

Sončev mrk, ki se je zgodil leta 1919, je ponudil priložnost za še en dokaz splošne teorije relativnosti. Arthur Eddington, ki se je v šali imenoval druga oseba od treh, ki razume osnove teorije relativnosti, je potrdil odstopanja, ki jih je napovedal Einstein med prehodom fotonov svetlobe blizu zvezde: v času mrka je prišlo do premika v navidezni položaj nekaterih zvezd je postal opazen.

Eksperiment za odkrivanje upočasnitve ure ali gravitacijskega rdečega premika je med drugimi dokazi splošne relativnosti predlagal sam Einstein. Šele po dolgih letih je bilo mogoče pripraviti potrebno eksperimentalno opremo in izvesti ta poskus. Izkazalo se je, da je gravitacijski frekvenčni premik sevanja iz oddajnika in sprejemnika, razmaknjenega po višini, v mejah, ki jih predvideva splošna relativnost, in harvardska fizika Robert Pound in Glen Rebka, ki sta izvedla ta poskus, sta le še povečala natančnost meritev. , in formula relativnostne teorije se je spet izkazala za pravilno.

Einsteinova teorija relativnosti je vedno prisotna pri utemeljitvi najpomembnejših projektov raziskovanja vesolja. Na kratko lahko rečemo, da je postal inženirsko orodje za strokovnjake, zlasti tiste, ki se ukvarjajo s satelitskimi navigacijskimi sistemi - GPS, GLONASS itd. Nemogoče je izračunati koordinate predmeta z zahtevano natančnostjo, tudi v razmeroma majhnem prostoru, ne da bi upoštevali upočasnitve signalov, ki jih predvideva splošna teorija relativnosti. Še posebej, če govorimo o objektih, ki so razmaknjeni s kozmičnimi razdaljami, kjer je napaka pri navigaciji lahko ogromna.

Ustvarjalec teorije relativnosti

Albert Einstein je bil še mlad človek, ko je objavil temelje teorije relativnosti. Kasneje so mu postale jasne njegove pomanjkljivosti in nedoslednosti. Zlasti glavni problem GR je bila nezmožnost njegovega prerasti v kvantno mehaniko, saj opis gravitacijskih interakcij uporablja principe, ki se med seboj radikalno razlikujejo. V kvantni mehaniki se upošteva interakcija predmetov v enem samem prostor-času in po Einsteinu ta prostor sam tvori gravitacijo.

Napisati »formulo vsega, kar obstaja« – enotne teorije polja, ki bi odpravila protislovja splošne relativnosti in kvantne fizike, je bil Einsteinov cilj dolga leta, na to teorijo je delal do zadnje ure, a ni dosegel uspeha. Problemi splošne relativnosti so postali spodbuda za številne teoretike pri iskanju popolnejših modelov sveta. Tako so se pojavile teorije strun, kvantna gravitacija zanke in še veliko drugih.

Osebnost avtorja splošne teorije relativnosti je v zgodovini pustila pečat, primerljiv s pomenom same teorije relativnosti za znanost. Zaenkrat ne pušča ravnodušne. Einstein se je tudi sam spraševal, zakaj njemu in njegovemu delu posvečajo toliko pozornosti ljudje, ki s fiziko niso imeli nič. Zahvaljujoč svojim osebnim lastnostim, slavni duhovitosti, aktivnemu političnemu položaju in celo izraznemu videzu je Einstein postal najbolj znan fizik na Zemlji, junak številnih knjig, filmov in računalniških iger.

Konec njegovega življenja mnogi dramatično opisujejo: bil je osamljen, menil se je, da je odgovoren za pojav najstrašnejšega orožja, ki je postalo grožnja vsemu življenju na planetu, njegova enotna teorija polja je ostala nerealne sanje, toda Einsteinove besede, izrečeno malo pred njegovo smrtjo, se lahko šteje za najboljši rezultat, da je izpolnil svojo nalogo na Zemlji. Temu je težko trditi.

Posebna relativnost (SRT) ali zasebna relativnost je teorija Alberta Einsteina, objavljena leta 1905 v delu "O elektrodinamiki gibljivih teles" (Albert Einstein - Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik, IV. Folge 17. Seite 891- 921 junij 1905).

Pojasnilo je gibanje med različnimi inercialnimi referenčnimi okvirji ali gibanje teles, ki se med seboj gibljejo s konstantno hitrostjo. V tem primeru nobenega od objektov ne smemo jemati kot referenčni okvir, temveč jih je treba obravnavati relativno drug glede na drugega. SRT zagotavlja samo 1 primer, ko 2 telesi ne spremenita smeri gibanja in se premikata enakomerno.

Zakoni posebne relativnosti prenehajo delovati, ko eno od teles spremeni pot gibanja ali poveča hitrost. Tu se odvija splošna teorija relativnosti (GR), ki daje splošno razlago gibanja predmetov.

Dva postulata, na katerih temelji teorija relativnosti, sta:

1. Načelo relativnosti- Po njegovem mnenju v vseh obstoječih referenčnih sistemih, ki se gibljejo drug glede drugega s konstantno hitrostjo in ne spreminjajo smeri, delujejo enaki zakoni.
2. Načelo svetlobne hitrosti- Hitrost svetlobe je enaka za vse opazovalce in ni odvisna od hitrosti njihovega gibanja. To je najvišja hitrost in nič v naravi nima večje hitrosti. Hitrost svetlobe je 3*10^8 m/s.

Albert Einstein je za osnovo vzel eksperimentalne in ne teoretične podatke. To je bila ena od sestavin njegovega uspeha. Novi eksperimentalni podatki so služili kot osnova za nastanek nove teorije.

Od sredine 19. stoletja fiziki iščejo nov skrivnostni medij, imenovan eter. Domnevalo se je, da lahko eter prehaja skozi vse predmete, vendar ne sodeluje pri njihovem gibanju. Po prepričanju o etru se s spreminjanjem hitrosti gledalca v odnosu do etra spreminja tudi hitrost svetlobe.

Einstein, ki je zaupal v poskuse, je zavrnil koncept novega eteričnega medija in domneval, da je hitrost svetlobe vedno konstantna in ni odvisna od nobenih okoliščin, kot je hitrost osebe same.

Časovni razponi, razdalje in njihova enotnost

Posebna teorija relativnosti povezuje čas in prostor. V materialnem vesolju so v vesolju znani 3: desno in levo, naprej in nazaj, gor in dol. Če jim dodamo še eno dimenzijo, imenovano čas, bo ta osnova kontinuuma prostor-čas.

Če se premikate počasi, se vaša opažanja ne bodo zbližala z ljudmi, ki se premikajo hitreje.

Kasnejši poskusi so potrdili, da prostora, tako kot časa, ni mogoče zaznati na enak način: naše zaznavanje je odvisno od hitrosti gibanja predmetov.

Povezava energije z maso

Einstein je izumil formulo, ki je združila energijo z maso. Ta formula je postala razširjena v fiziki in jo pozna vsak študent: E=m*s², pri čemer E-energija; m- telesna masa, c-hitrostširjenje svetlobe.

Masa telesa narašča sorazmerno s povečanjem svetlobne hitrosti. Če je svetlobna hitrost dosežena, masa in energija telesa postaneta brezdimenzionalni.

S povečanjem mase predmeta postane težje doseči povečanje njegove hitrosti, to pomeni, da je za telo z neskončno veliko materialno maso potrebna neskončna energija. Toda v resnici je to nemogoče doseči.

Einsteinova teorija je združila dva ločena položaja: položaj mase in položaj energije v en splošni zakon. To je omogočilo pretvorbo energije v materialno maso in obratno.

Samo leni ne vedo za nauke Alberta Einsteina, ki pričajo o relativnosti vsega, kar se dogaja v tem smrtnem svetu. Skoraj sto let ne potekajo spori le v svetu znanosti, ampak tudi v svetu fizikov praktikov. Einsteinova teorija relativnosti, opisana preprosto precej dostopna in ni skrivnost za nepoučene.

V stiku z

Nekaj ​​splošnih vprašanj

Ob upoštevanju posebnosti teoretičnih naukov velikega Alberta lahko njegove postulate dvoumno obravnavajo najrazličnejše struje teoretičnih fizikov, precej visoke znanstvene šole, pa tudi privrženci iracionalnega toka fizične in matematične šole.

Še v začetku prejšnjega stoletja, ko je prišlo do razmaha znanstvene misli in so se v ozadju družbenih sprememb začeli pojavljati določeni znanstveni trendi, se je pojavila teorija relativnosti vsega, v čemer človek živi. Ne glede na to, kako naši sodobniki ocenjujejo to situacijo, vse v resničnem svetu res ni statično, Einsteinova posebna teorija relativnosti:

• Časi se spreminjajo, spreminjajo se pogledi in miselno mnenje družbe o določenih problemih na družbenem planu;
• Družbeni temelji in svetovni nazor glede doktrine verjetnosti v različnih državnih sistemih in pod posebnimi pogoji za razvoj družbe so se skozi čas in pod vplivom drugih objektivnih mehanizmov spreminjali.
• Kako so se oblikovali pogledi družbe na probleme družbenega razvoja, je bil enak odnos in mnenja o Einsteinove teorije o času.

Pomembno! Einsteinova teorija gravitacije je bila podlaga za sistemske spore med najuglednejšimi znanstveniki, tako na začetku razvoja kot v zaključku. Pogovarjali so se o njej, potekali so številni spori, postala je tema pogovorov v najvišjih salonih v različnih državah.

Znanstveniki so o tem razpravljali, bil je predmet pogovora. Obstajala je celo taka hipoteza, da je doktrina dostopna za razumevanje le trem ljudem iz znanstvenega sveta. Ko je prišel čas za razlago postulatov, so se začeli duhovniki najbolj skrivnostne znanosti, evklidske matematike. Nato je bil narejen poskus izgradnje njegovega digitalnega modela in enakih matematično preverjenih posledic njegovega delovanja na svetovni prostor, nato pa je avtor hipoteze priznal, da je postalo zelo težko razumeti tudi, kaj je ustvaril. Torej, kaj je splošna teorija relativnosti, kaj raziskuje in kakšno uporabo je našel v sodobnem svetu?

Zgodovina in korenine teorije

Danes v veliki večini primerov dosežke velikega Einsteina na kratko imenujemo popolno zanikanje tistega, kar je bilo prvotno neomajna stalnica. Prav to odkritje je omogočilo ovreči tisto, kar je vsem šolarjem znano kot fizični binom.

Večina svetovnega prebivalstva se je tako ali drugače, pozorno in premišljeno ali površno, tudi enkrat obrnila na strani velike knjige - Svetega pisma.

Prav v njem lahko preberete o tem, kaj je postalo prava potrditev bistvo doktrine- s čim je delal mladi ameriški znanstvenik na začetku prejšnjega stoletja. Dejstva o levitaciji in druge dokaj običajne stvari v zgodovini Stare zaveze so nekoč v sodobnem času postale čudeži. Eter je prostor, v katerem je človek živel povsem drugačno življenje. Značilnosti življenja v zraku so preučevale številne svetovne zvezdnice s področja naravoslovja. in Einsteinova teorija gravitacije potrdila, da je to, kar je opisano v starodavni knjigi, res.

Dela Hendrika Lorentza in Henrija Poincaréja so omogočila eksperimentalno odkrivanje nekaterih značilnosti etra. Najprej so to dela o ustvarjanju matematičnih modelov sveta. Osnova je bila praktična potrditev, da se materialni delci, ko se premikajo v eteričnem prostoru, skrčijo glede na smer gibanja.

Dela teh velikih znanstvenikov so omogočila ustvarjanje temeljev za glavne postulate doktrine. Prav to dejstvo daje stalno gradivo za trditev, da dela Nobelovega nagrajenca in Albertova relativistična teorija bili in so še vedno plagiat. Mnogi znanstveniki danes trdijo, da so bili številni postulati sprejeti veliko prej, na primer:

• Koncept pogojne sočasnosti dogodkov;
• Načela hipoteze konstantne binome in merila za svetlobno hitrost.

Kaj storiti, da razumeti teorijo relativnosti? Bistvo je v preteklosti. Prav v delih Poincaréja je bila izražena hipoteza, da je treba visoke hitrosti v zakonih mehanike ponovno premisliti. Zahvaljujoč izjavam francoskega fizika se je znanstveni svet naučil, kako relativno je gibanje v projekciji glede na teorijo eteričnega prostora.

V statični znanosti je bila upoštevana velika količina fizikalnih procesov za različne materialne predmete, ki se premikajo z . Postulati splošnega koncepta opisujejo procese, ki se dogajajo s pospešenimi predmeti, pojasnjujejo obstoj gravitonskih delcev in same gravitacije. Bistvo teorije relativnosti pri razlagi tistih dejstev, ki so bila prej za znanstvenike nesmisel. Če je treba opisati značilnosti gibanja in zakone mehanike, razmerje prostorskega in časovnega kontinuuma v pogojih približevanja svetlobni hitrosti, je treba uporabiti izključno postulate teorije relativnosti.

O teoriji na kratko in jasno

Kako se nauk velikega Alberta tako razlikuje od tistega, kar so izvajali fiziki pred njim? Prej je bila fizika precej statična znanost, ki je obravnavala načela razvoja vseh procesov v naravi v sferi sistema "tukaj, danes in zdaj". Einstein je omogočil videti vse, kar se dogaja naokoli, ne le v tridimenzionalnem prostoru, ampak tudi v zvezi z različnimi predmeti in točkami v času.

Pozor! Leta 1905 ko je Einstein objavil svojo teorijo relativnosti, je omogočila razlago in na dostopen način interpretacijo gibanja med različnimi inercialnimi računskimi sistemi.

Njegove glavne določbe so razmerje med konstantnimi hitrostmi dveh predmetov, ki se premikata drug proti drugemu, namesto da bi vzeli enega od predmetov, kar lahko vzamemo kot enega od absolutnih referenčnih faktorjev.

Značilnost doktrine je v tem, da ga je mogoče obravnavati v zvezi z enim izjemnim primerom. Glavni dejavniki:

1. Naravnost smeri gibanja;
2. Enakomernost gibanja materialnega telesa.

Pri spreminjanju smeri ali drugih preprostih parametrov, ko lahko materialno telo pospešuje ali se obrne vstran, zakoni statične teorije relativnosti ne veljajo. V tem primeru začnejo veljati splošni zakoni relativnosti, ki lahko pojasnijo gibanje materialnih teles v splošni situaciji. Tako je Einstein našel razlago za vse principe interakcije fizičnih teles med seboj v prostoru.

Načela teorije relativnosti

Načela doktrine

Izjava o relativnosti je že sto let predmet najbolj živahnih razprav. Večina znanstvenikov obravnava različne uporabe postulatov kot aplikacije dveh principov fizike. In ta pot je najbolj priljubljena na področju uporabne fizike. Osnovni postulati teorija relativnosti, zanimiva dejstva, kar je danes našlo neizpodbitno potrditev:

• Načelo relativnosti. Ohranjanje razmerja teles po vseh zakonih fizike. Sprejemamo jih kot inercialne referenčne okvirje, ki se gibljejo s konstantno hitrostjo drug glede na drugega.
• Postulat o svetlobni hitrosti. Ostaja nespremenljiva konstanta v vseh situacijah, ne glede na hitrost in razmerje z viri svetlobe.

Kljub nasprotju med novim poukom in temeljnimi postulati ene najbolj eksaktnih znanosti, ki temelji na stalnih statičnih kazalnikih, je nova hipoteza pritegnila s svežim pogledom na svet okoli sebe. Uspeh znanstvenika je bil zagotovljen, kar je potrdila podelitev Nobelove nagrade na področju natančnih znanosti.

Kaj je povzročilo tako izjemno priljubljenost in Kako je Einstein odkril svojo teorijo relativnosti?? Taktika mladega znanstvenika.

1. Do zdaj so svetovno znani znanstveniki postavili tezo in šele nato izvedli številne praktične študije. Če so bili v določenem trenutku pridobljeni podatki, ki ne ustrezajo splošnemu konceptu, so bili s povzetkom razlogov prepoznani kot napačni.
2. Mladi genij je uporabil radikalno drugačno taktiko, postavil je praktične poskuse, bili so serijski. Dobljeni rezultati so se kljub temu, da nekako niso mogli soditi v konceptualno serijo, združili v koherentno teorijo. In nobenih "napak" in "napak", vsi trenutki relativnostne hipoteze, primeri in rezultati opazovanj se jasno ujemajo z revolucionarno teoretsko doktrino.
3. Bodoči Nobelov nagrajenec je zanikal potrebo po preučevanju skrivnostnega etra, kjer se širijo svetlobni valovi. Prepričanje, da eter obstaja, je privedlo do številnih pomembnih napačnih predstav. Glavni postulat je sprememba hitrosti svetlobnega snopa glede na tisto, ki opazuje proces v eteričnem mediju.

Relativnost za lutke

Teorija relativnosti je najpreprostejša razlaga

Zaključek

Glavni dosežek znanstvenika je dokaz harmonije in enotnosti takih količin, kot sta prostor in čas. Temeljna narava povezave teh dveh kontinuumov kot dela treh dimenzij je v kombinaciji s časovno dimenzijo omogočila spoznanje številnih skrivnosti narave materialnega sveta. Zahvale gredo Einsteinova teorija gravitacije postala je na voljo za preučevanje globin in drugih dosežkov sodobne znanosti, ker do danes niso bile izkoriščene vse možnosti naukov.

Splošna teorija relativnosti je skupaj s posebno teorijo relativnosti briljantno delo Alberta Einsteina, ki je na začetku 20. stoletja obrnil pogled fizikov na svet. Sto let pozneje je splošna relativnost glavna in najpomembnejša teorija fizike na svetu in skupaj s kvantno mehaniko trdi, da je eden od dveh temeljnih kamnov »teorije vsega«. Splošna teorija relativnosti opisuje gravitacijo kot posledico ukrivljenosti prostora-časa (združenega v eno celoto v splošni relativnosti) pod vplivom mase. Zahvaljujoč splošni relativnosti so znanstveniki izpeljali številne konstante, testirali kup nepojasnjenih pojavov in prišli do stvari, kot so črne luknje, temna snov in temna energija, širitev vesolja, Veliki pok in še veliko več. Prav tako je GTR vložil veto na hitrost svetlobe in nas s tem dobesedno zaprl v našo bližino (osončje), a pustil vrzel v obliki črvinih lukenj – kratkih možnih poti skozi prostor-čas.

Uslužbenec univerze RUDN in njegovi brazilski kolegi so podvomili o konceptu uporabe stabilnih črvin kot portalov do različnih točk v prostoru-času. Rezultati njihove raziskave so bili objavljeni v Physical Review D. - precej pogost kliše v znanstveni fantastiki. Črvino ali "črvino" je neke vrste tunel, ki povezuje oddaljene točke v vesolju ali celo dve vesolji z ukrivljenim prostor-časom.

Tudi ob koncu 19. stoletja se je večina znanstvenikov nagibala k stališču, da je fizična slika sveta v osnovi zgrajena in da bo v prihodnosti ostala neomajna – razjasniti je bilo treba le podrobnosti. Toda v prvih desetletjih dvajsetega stoletja so se fizični pogledi korenito spremenili. To je bil rezultat "kaskade" znanstvenih odkritij, narejenih v izjemno kratkem zgodovinskem obdobju, ki sega v zadnja leta 19. stoletja in prva desetletja 20. stoletja, od katerih se mnoga sploh niso ujemala s predstavitvijo običajnega človeka. izkušnje. Osupljiv primer je teorija relativnosti, ki jo je ustvaril Albert Einstein (1879-1955).

Teorija relativnosti- fizikalna teorija prostora-časa, torej teorija, ki opisuje univerzalne prostorsko-časovne lastnosti fizikalnih procesov. Izraz je leta 1906 uvedel Max Planck, da bi poudaril vlogo načela relativnosti.
v posebni teoriji relativnosti (in kasneje v splošni teoriji relativnosti).

V ožjem smislu relativnostna teorija vključuje posebno in splošno relativnost. Posebna teorija relativnosti(v nadaljevanju SRT) se nanaša na procese, pri preučevanju katerih je mogoče zanemariti gravitacijska polja; splošna teorija relativnosti(v nadaljevanju GR) je teorija gravitacije, ki posplošuje Newtonovo.

Poseben, oz zasebno teorijo relativnosti je teorija strukture prostora-časa. Prvič ga je leta 1905 predstavil Albert Einstein v svojem delu "O elektrodinamiki gibljivih teles". Teorija opisuje gibanje, zakone mehanike, pa tudi razmerja prostor-čas, ki jih določajo, pri kateri koli hitrosti gibanja,
vključno s tistimi, ki so blizu svetlobne hitrosti. Klasična Newtonova mehanika
znotraj SRT je približek za nizke hitrosti.

Eden od razlogov za uspeh Alberta Einsteina je, da je eksperimentalne podatke postavil pred teoretične. Ko so številni poskusi pokazali rezultate, ki so v nasprotju s splošno sprejeto teorijo, so se mnogi fiziki odločili, da so bili ti poskusi napačni.

Albert Einstein je bil eden prvih, ki se je odločil zgraditi novo teorijo na podlagi novih eksperimentalnih podatkov.

Konec 19. stoletja so fiziki iskali skrivnostni eter - medij, v katerem bi se po splošno sprejetih predpostavkah morali širiti svetlobni valovi, kot zvočni valovi, za širjenje katerih je potreben zrak ali drug medij. - trdna, tekoča ali plinasta. Vera v obstoj etra je privedla do prepričanja, da se mora hitrost svetlobe spreminjati s hitrostjo opazovalca glede na eter. Albert Einstein je opustil koncept etra in domneval, da vsi fizikalni zakoni, vključno s hitrostjo svetlobe, ostanejo nespremenjeni ne glede na hitrost opazovalca – kot so pokazali poskusi.

SRT je razložil, kako interpretirati gibanje med različnimi inercialnimi referenčnimi okvirji – preprosto povedano, predmeti, ki se gibljejo s konstantno hitrostjo drug glede na drugega. Einstein je pojasnil, da je treba, ko se dva predmeta gibljeta s konstantno hitrostjo, upoštevati njihovo gibanje drug glede na drugega, namesto da bi enega od njiju vzeli kot absolutni referenčni okvir. Če torej dva astronavta letita na dveh vesoljskih ladjah in želita primerjati svoja opazovanja, je edina stvar, ki ju morata vedeti, njuna hitrost glede na drugo.

Posebna teorija relativnosti obravnava le en poseben primer (od tod tudi ime), ko je gibanje naravnost in enakomerno.

Na podlagi nezmožnosti zaznavanja absolutnega gibanja je Albert Einstein zaključil, da so vsi inercialni referenčni okvirji enaki. Oblikoval je dva pomembna postulata, ki sta bila osnova za novo teorijo prostora in časa, imenovano Posebna teorija relativnosti (SRT):

1. Einsteinovo načelo relativnosti - to načelo je bilo posplošitev Galilejevega načela relativnosti (navaja enako, vendar ne za vse zakone narave, ampak samo za zakone klasične mehanike, pri čemer je odprto vprašanje uporabnosti načela relativnosti za optiko in elektrodinamiko) kakršne koli fizične. Pravi: vsi fizikalni procesi pod enakimi pogoji v inercialnih referenčnih sistemih (ISF) potekajo na enak način. To pomeni, da noben fizikalni poskus, opravljen znotraj zaprtega ISO, ne more ugotoviti, ali miruje ali se giblje enakomerno in pravokotno. Tako so vsi IFR popolnoma enaki, fizikalni zakoni pa so invariantni glede na izbiro IFR (tj. enačbe, ki izražajo te zakone, imajo enako obliko v vseh inercialnih referenčnih okvirih).

2. Načelo konstantnosti svetlobne hitrosti- hitrost svetlobe v vakuumu je konstantna in ni odvisna od gibanja vira in sprejemnika svetlobe. Enako je v vseh smereh in v vseh inercialnih referenčnih okvirih. Hitrost svetlobe v vakuumu - mejna hitrost v naravi - to je ena najpomembnejših fizičnih konstant, tako imenovane svetovne konstante.

Najpomembnejša posledica SRT je bila slavna Einsteinova formula o razmerju med maso in energijo E \u003d mc 2 (kjer je C svetlobna hitrost), ki je pokazala enotnost prostora in časa, ki se izraža v skupni spremembi njihovih lastnosti glede na koncentracijo mas in njihovega gibanja, kar potrjujejo podatki sodobne fizike. Čas in prostor se nista več obravnavala neodvisno drug od drugega in pojavila se je ideja o prostorsko-časovnem štiridimenzionalnem kontinuumu.

Po teoriji velikega fizika, ko se hitrost materialnega telesa poveča in se približa hitrosti svetlobe, se poveča tudi njegova masa. tiste. hitreje kot se premika predmet, težji postane. V primeru doseganja svetlobne hitrosti postane masa telesa in tudi njegova energija neskončna. Težje je telo, težje je povečati njegovo hitrost; za pospeševanje telesa z neskončno maso je potrebna neskončna količina energije, zato materialni predmeti ne morejo doseči svetlobne hitrosti.

V teoriji relativnosti sta »dva zakona – zakon ohranjanja mase in ohranjanja energije – izgubila veljavo neodvisno drug od drugega in se izkazala za združena v en sam zakon, ki ga lahko imenujemo zakon o ohranjanju energije oz. maša." Zaradi temeljne povezave med tema dvema pojmoma je mogoče materijo spremeniti v energijo, in obratno – energijo v materijo.

Splošna teorija relativnosti- Teorija gravitacije, ki jo je objavil Einstein leta 1916, na kateri je delal 10 let. Gre za nadaljnji razvoj posebne teorije relativnosti. Če materialno telo pospeši ali se obrne v stran, zakoni SRT ne veljajo več. Nato začne veljati GR, ki pojasnjuje gibanje materialnih teles v splošnem primeru.

V splošni teoriji relativnosti se domneva, da gravitacijski učinki niso posledica medsebojnega delovanja sil in polj, temveč deformacija samega prostora-časa, v katerem se nahajajo. Ta deformacija je povezana zlasti s prisotnostjo mase-energije.

Splošna teorija relativnosti je trenutno najuspešnejša teorija gravitacije, dobro podprta z opazovanji. Splošna teorija relativnosti je SRT posplošila na pospešene, t.j. neinercialni sistemi. Osnovna načela splošne relativnosti so naslednja:

- omejevanje uporabnosti načela konstantnosti svetlobne hitrosti na področja, kjer je mogoče zanemariti gravitacijske sile(kjer je gravitacija močna, se hitrost svetlobe upočasni);

- razširitev načela relativnosti na vse gibljive sisteme(in ne samo inercialnih).

V splošni teoriji relativnosti ali gravitacijski teoriji izhaja tudi iz eksperimentalnega dejstva o enakovrednosti vztrajnosti in gravitacijske mase oziroma enakovrednosti vztrajnostnega in gravitacijskega polj.

Načelo enakovrednosti ima v znanosti pomembno vlogo. Vedno lahko neposredno izračunamo delovanje vztrajnostnih sil na kateri koli fizični sistem, kar nam daje možnost spoznati delovanje gravitacijskega polja, pri čemer abstrahiramo od njegove nehomogenosti, ki je pogosto zelo nepomembna.

Iz GR je prišlo do številnih pomembnih zaključkov:

1. Lastnosti prostor-časa so odvisne od gibljive snovi.

2. Svetlobni žarek, ki ima inertno in posledično gravitacijsko maso, mora biti upognjen v gravitacijskem polju.

3. Frekvenca svetlobe pod vplivom gravitacijskega polja naj se premakne proti nižjim vrednostim.

Dolgo časa je bilo malo eksperimentalnih potrditev splošne relativnosti. Skladnost med teorijo in eksperimentom je precej dobra, a čistost eksperimentov kršijo različni kompleksni stranski učinki. Vendar pa je učinek ukrivljenosti prostor-čas mogoče zaznati tudi v zmernih gravitacijskih poljih. Zelo občutljive ure lahko na primer zaznajo dilatacijo časa na zemeljskem površju. Da bi razširili eksperimentalno bazo splošne teorije relativnosti, so bili v drugi polovici 20. stoletja izvedeni novi poskusi: preizkušena je bila enakovrednost inercialne in gravitacijske mase (tudi z laserskim merjenjem Lune);
s pomočjo radarja je bilo razjasnjeno gibanje perihelija Merkurja; izmerjen je bil gravitacijski odklon radijskih valov s strani Sonca, planeti sončnega sistema so bili radarsko locirani; ovrednoten je bil vpliv gravitacijskega polja Sonca na radijske komunikacije z vesoljskimi plovili, ki so bila poslana na oddaljene planete sončnega sistema itd. Vsi so tako ali drugače potrdili napovedi, pridobljene na podlagi splošne teorije relativnosti.

Torej posebna teorija relativnosti temelji na postulatih konstantnosti svetlobne hitrosti in enakosti naravnih zakonov v vseh fizičnih sistemih, glavni rezultati, do katerih prihaja, pa so naslednji: relativnost lastnosti prostor-čas; relativnost mase in energije; enakovrednost težkih in vztrajnih mas.

Najpomembnejši rezultat splošne teorije relativnosti s filozofskega vidika je ugotovitev odvisnosti prostorsko-časovnih lastnosti okoliškega sveta od lokacije in gibanja gravitirajočih množic. To je posledica vpliva teles
pri velikih masah pride do ukrivljenosti poti gibanja svetlobnih žarkov. Posledično gravitacijsko polje, ki ga ustvarijo takšna telesa, na koncu določa prostorsko-časovne lastnosti sveta.

Posebna relativnostna teorija abstrahira od delovanja gravitacijskih polj, zato so njeni zaključki uporabni le za majhna področja prostor-časa. Temeljna razlika med splošno teorijo relativnosti in temeljnimi fizikalnimi teorijami, ki so jo pred njo, je v zavračanju številnih starih konceptov in oblikovanju novih. Vredno je reči, da je splošna teorija relativnosti naredila pravo revolucijo v kozmologiji. Na njegovi podlagi so se pojavili različni modeli vesolja.