Τι είναι η θεωρία της σχετικότητας;

Ποιος δεν γνωρίζει τον Άλμπερτ Αϊνστάιν; Είναι φυσικός από τη Γερμανία και είναι γνωστός για τα ευρήματά του Ο Αϊνστάιν έλαβε επίσης το βραβείο Νόμπελ στη Φυσική. Μία από τις πιο διάσημες θεωρίες του είναι η θεωρία της σχετικότητας.

Ο Αϊνστάιν δημοσίευσε αυτήν την ιδέα σε δύο στάδια. Πρώτα δημοσίευσε την ειδική θεωρία της σχετικότητας το 1905. Δέκα χρόνια αργότερα, τότε δημοσιεύθηκε η γενική θεωρία της σχετικότητας. Αυτή η θεωρία έγινε μια από τις οδηγίες για άλλους επιστήμονες στην ανάπτυξη της ατομικής βόμβας, αν και ο Αϊνστάιν ποτέ δεν πίστευε ότι η θεωρία του θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως όπλο.

Όμως, ποιο είναι το περιεχόμενο της θεωρίας της σχετικότητας; Πώς εφαρμόζεται στον πραγματικό κόσμο, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πυρηνική βόμβα; Ας συζητήσουμε μαζί σε αυτό το άρθρο.

Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας

Η πρώτη θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν είχε δύο αξιώσεις ή έννοιες: πρώτον, οι νόμοι της φυσικής εφαρμόζονται σε οποιοδήποτε αντικείμενο σε όλα τα πλαίσια αναφοράς που κινούνται με σταθερή ταχύτητα (αδράνεια) έναντι των άλλων. Δηλαδή, η μορφή μιας φυσικής εξίσωσης θα είναι πάντα η ίδια παρόλο που παρατηρείται σε κινούμενη κατάσταση.

Η δεύτερη ιδέα δηλώνει ότι η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι πάντα η ίδια για όλους τους παρατηρητές και δεν εξαρτάται από την κίνηση της πηγής φωτός ή του παρατηρητή (με την ταχύτητα του φωτός c = 3 × 108 m / s).

(Διαβάστε επίσης: 7 παγκόσμιοι επιστήμονες που λαμβάνουν παγκόσμια αναγνώριση)

Με βάση αυτά τα δύο αξιώματα, ο Αϊνστάιν είπε ότι κανένα αντικείμενο με μάζα δεν μπορεί να ταξιδέψει ή να ισούται με την ταχύτητα του φωτός. Η θεωρία της σχετικότητας προκαλεί αλλαγές στις αντιλήψεις των πραγμάτων που βιώνουμε καθημερινά, όπως η σχετικότητα της ταχύτητας, η επέκταση του χρόνου, οι συστολές Lorentz και η σχετικότητα της μάζας και της ενέργειας.

1. Σχετικότητα της ταχύτητας

Εάν υπάρχει ένα αεροπλάνο (αναφορά O ') που κινείται με ταχύτητα v σε σχέση με τη γη (αναφορά O) και το αεροπλάνο απελευθερώνει μια βόμβα (αντικείμενο) με μια συγκεκριμένη ταχύτητα, η ταχύτητα της βόμβας δεν είναι η ίδια όταν την βλέπουν οι άνθρωποι στη Γη και οι άνθρωποι στο αεροπλάνο. Η σχετική ταχύτητα έχει την ακόλουθη εξίσωση.

Σχετικός τύπος ταχύτητας

vx = ταχύτητα του αντικειμένου σε σχέση με τον παρατηρητή σε κατάσταση ηρεμίας (m / s)

v'x = ταχύτητα του αντικειμένου σε σχέση με τον παρατηρητή σε κίνηση (m / s)

v = η ταχύτητα του παρατηρητή να κινείται (O ') σε σχέση με τον παρατηρητή σε κατάσταση ηρεμίας (O)

c = ταχύτητα φωτός (3 × 108 m / s)

2. Επέκταση του χρόνου

Η επέκταση ή η διαστολή του χρόνου είναι η διαφορά στο χρονικό διάστημα που παρατηρείται από τον παρατηρητή σε ηρεμία και το χρονικό διάστημα που παρατηρείται από τον παρατηρητή που κινείται με ταχύτητα v. Η επέκταση του χρόνου μπορεί να διατυπωθεί ως εξής.

τύπος επέκτασης χρόνου

Δt = το χρονικό διάστημα που παρατηρείται από τον παρατηρητή που κινείται με ταχύτητα v

Δt0 = το χρονικό διάστημα που παρατηρεί ο παρατηρητής παραμένει

v = ταχύτητα παρατηρητή

3. συσπάσεις Lorentz

Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας, ο χώρος και ο χρόνος δεν είναι σταθεροί. Επομένως, ένα αντικείμενο με μήκος L0 θα παρατηρηθεί τόσο μεγάλο όσο το L από έναν παρατηρητή που κινείται παράλληλα με αυτό με ταχύτητα v. Όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα του παρατηρητή, τόσο μικρότερο θα εμφανίζεται το αντικείμενο από το αρχικό του μήκος. Οι συσπάσεις Lorentz μπορούν να διατυπωθούν ως εξής.

Lorentz συσπάσεις

L = το μήκος του αντικειμένου που παρατηρείται από τον παρατηρητή που κινείται με ταχύτητα v

L0 = το μήκος του αντικειμένου που παρατηρείται από τον παρατηρητή σε ηρεμία

v = ταχύτητα παρατηρητή

4. Σχετικότητα της μάζας και της ενέργειας

Ακριβώς όπως ο χώρος και ο χρόνος, η μάζα του αντικειμένου που παρατηρείται από τον παρατηρητή σε κατάσταση ηρεμίας θα είναι διαφορετική από τη μάζα του αντικειμένου που παρατηρείται από τον παρατηρητή που κινείται με ταχύτητα v.

σχετικότητα μάζας και ενέργειας

m = μάζα αντικειμένου που παρατηρείται από τον παρατηρητή που κινείται με ταχύτητα v

m0 = μάζα αντικειμένου που παρατηρείται από τον παρατηρητή σε ηρεμία

v = ταχύτητα παρατηρητή

Στη σχετικιστική μηχανική, η ενέργεια ενός αντικειμένου με μάζα m 0 (υπόλοιπο) με ταχύτητα v μπορεί να διατυπωθεί ως εξής.

ενέργεια mo

Η συνολική ενέργεια ενός αντικειμένου με μάζα μπορεί να ληφθεί με τον ακόλουθο τύπο.

E = E 0 + E k , όπου το E 0 είναι ενέργεια ανάπαυσης (E = m 0 c2)

Με βάση την παραπάνω περιγραφή, τα αντικείμενα που έχουν μάζα m έχουν την ενέργεια:

Ε = mc2

Αυτή η εξίσωση είναι ένας από τους πιο γνωστούς τύπους μέχρι σήμερα. Αυτός ο τύπος είναι επίσης η βάση για την ανάπτυξη της πυρηνικής βόμβας επειδή η μάζα θεωρείται ότι είναι μια συμπυκνωμένη μορφή ενέργειας, έτσι ώστε να μπορεί να αλλάξει σχήμα, ειδικά με μια αντίδραση πυρηνικής αλυσίδας.

Γενική Θεωρία της Σχετικότητας

Η γενική θεωρία της σχετικότητας σχετίζεται με τη θεωρία της βαρύτητας του Νεύτωνα. Ο Newton είπε ότι η βαρύτητα είναι μια αόρατη δύναμη που προσελκύει αντικείμενα το ένα στο άλλο. Αλλά μέσω της θεωρίας του, ο Αϊνστάιν υποστήριξε ότι η βαρύτητα είναι η καμπυλότητα του χωροχρόνου που προκαλείται από τη μάζα ενός αντικειμένου. Αυτή η καμπυλότητα έχει επίδραση στο χρόνο: όσο μεγαλύτερη είναι η βαρύτητα, τόσο πιο αργός ο χρόνος θα ταξιδέψει στην καμπυλότητα του χωροχρόνου.