Mis on suhtelisuse teooria?

Kes ei teaks Albert Einsteini? Ta on Saksamaalt pärit füüsik, kes on kuulus oma leidude poolest. Einstein sai ka Nobeli füüsikapreemia. Üks tema kuulsamaid teooriaid on relatiivsusteooria.

Einstein avaldas selle idee kahes etapis. Kõigepealt avaldas ta spetsiaalse relatiivsusteooria aastal 1905. Kümme aastat hiljem avaldati üldrelatiivsusteooria. Sellest teooriast sai üks juhiseid teistele teadlastele aatomipommi väljatöötamisel, kuigi Einstein ei arvanud kunagi, et tema teooriat saab relvana kasutada.

Kuid mis on relatiivsusteooria sisu? Kuidas seda reaalses maailmas rakendatakse, et seda saaks kasutada tuumapommina? Arutame koos selles artiklis.

Erirelatiivsusteooria

Einsteini esimesel erirelatiivsusteooria teoorial on kaks postulaati või mõistet: esiteks kehtivad füüsikaseadused kõigi objektide suhtes kõigis võrdlusraamides, mis liiguvad püsikiirusel (inertsil) teiste suhtes. See tähendab, et füüsikalise võrrandi vorm on alati sama, kuigi seda täheldatakse liikuvas olekus.

Teises mõistes öeldakse, et valguse kiirus vaakumis on kõigi vaatlejate jaoks alati sama ja see ei sõltu valgusallika ega vaatleja liikumisest (valguse kiirusega c = 3 × 108 m / s).

(Loe ka: 7 maailma teadlast, kes saavad maailmas tunnustust)

Nende kahe postulaadi põhjal ütles Einstein, et ükski massiga objekt ei saa liikuda ega olla võrdne valguse kiirusega. Relatiivsusteooria põhjustab muutusi arusaamades asjadest, mida me igapäevaselt kogeme, näiteks kiiruse suhtelisus, aja laienemine, Lorentzi kontraktsioonid ning massi ja energia suhtelisus.

1. Kiiruse suhtelisus

Kui lennuk (viide O ') liigub kiirusega v maa suhtes (viide O) ja lennuk vabastab teatud kiirusega pommi (eseme), pole pommi kiirus sama, kui seda näevad inimesed Maal ja lennukis olevad inimesed. Suhtelisel kiirusel on järgmine võrrand.

Suhteline kiiruse valem

vx = objekti liikumisharrastuse vaatleja suhtes (m / s)

v'x = objekti kiirus vaatleja liikumise suhtes (m / s)

v = vaatleja liikumiskiirus (O ') puhkeasendis oleva vaatleja suhtes (O)

c = valguse kiirus (3 × 108 m / s)

2. Aja pikendamine

Aja laienemine või laienemine on vahe vaatleja poolt puhkeolekus täheldatud ajaintervalli ja kiirusel v liikuva vaatleja vahe. Aja laienemist saab sõnastada järgmiselt.

aja laiendamise valem

Δt = ajavahemik, mida vaatleja jälgib kiirusel v

Δt0 = vaatleja jälgitav ajaintervall on endiselt

v = vaatleja kiirus

3. Lorentzi kokkutõmbed

Relatiivsusteooria kohaselt ei ole ruum ja aeg konstantsed. Seetõttu jälgib vaatleja kiirusega v paralleelselt liikuv vaatleja objekti L0, mille pikkus on L0. Mida suurem on vaatleja kiirus, seda lühem on objekt algsest pikkusest. Lorentzi kokkutõmbed saab sõnastada järgmiselt.

Lorentzi kokkutõmbed

L = kiirusega v liikuva vaatleja poolt vaadeldava objekti pikkus

L0 = puhkeasendis vaatleja jälgitava objekti pikkus

v = vaatleja kiirus

4. Massi ja energia suhtelisus

Täpselt nagu ruum ja aeg, on ka puhkeseisundis jälgitava objekti mass erinev objekti kiirusest v liikuva vaatleja jälgitavast massist.

massi ja energia suhtelisus

m = kiirusega v liikuva vaatleja poolt vaadeldava objekti mass

m0 = objekti, mida vaatleja jälgib puhkeasendis

v = vaatleja kiirus

Relativistlikus mehaanikas saab massi m 0 (puhke) kiirusega v objekti energia formuleerida järgmiselt.

energia mo

Massiga eseme koguenergia saab järgmise valemi abil.

E = E 0 + E k , kus E 0 on puhkeenergia (E = m 0 c2)

Ülaltoodud kirjelduse põhjal on objektidel, mille mass on m, energia:

E = mc2

See võrrand on siiani üks tuntumaid valemeid. See valem on ka tuumapommi väljatöötamise alus, sest eeldatakse, et mass on kontsentreeritud energia vorm, nii et see võib muuta kuju, eriti tuumaahela reaktsiooniga.

Üldrelatiivsusteooria

Üldrelatiivsusteooria on seotud Newtoni gravitatsiooniteooriaga. Newton ütles, et gravitatsioon on nähtamatu jõud, mis meelitab objekte üksteise külge. Kuid oma teooria kaudu väitis Einstein, et gravitatsioon on aegruumi kõverus, mille põhjustab objekti mass. Sellel kumerusel on mõju ajale: mida suurem on raskusjõud, seda aeglasemalt kulgeb aeg aegruumi kõveruses.