Kaj je teorija relativnosti?

Kdo ne pozna Alberta Einsteina? Je fizik iz Nemčije, ki slovi po svojih ugotovitvah. Einstein je prejel tudi Nobelovo nagrado za fiziko. Ena njegovih najbolj znanih teorij je teorija relativnosti.

Einstein je to idejo objavil v dveh fazah. Najprej je objavil posebno teorijo relativnosti leta 1905. Deset let kasneje je bila objavljena splošna teorija relativnosti. Ta teorija je postala ena od smernic za druge znanstvenike pri razvoju atomske bombe, čeprav Einstein nikoli ni mislil, da je njegovo teorijo mogoče uporabiti kot orožje.

Kaj pa je vsebina teorije relativnosti? Kako se uporablja v resničnem svetu, da se lahko uporablja kot jedrska bomba? Pogovorimo se skupaj v tem članku.

Posebna teorija relativnosti

Prva Einsteinova teorija posebne relativnosti ima dva postulata ali koncepta: prvič, zakoni fizike veljajo za kateri koli predmet v vseh referenčnih okvirih, ki se giblje s konstantno hitrostjo (vztrajnostjo) proti drugim. To pomeni, da bo oblika fizikalne enačbe vedno enaka, čeprav jo opazimo v gibljivem stanju.

Drugi koncept navaja, da je svetlobna hitrost v vakuumu vedno enaka za vse opazovalce in ni odvisna od gibanja svetlobnega vira ali opazovalca (s svetlobno hitrostjo c = 3 × 108 m / s).

(Preberite tudi: 7 svetovnih znanstvenikov, ki dobijo svetovno priznanje)

Na podlagi teh dveh postulatov je Einstein dejal, da noben predmet z maso ne more potovati ali enačiti hitrosti svetlobe. Teorija relativnosti povzroča spremembe v dojemanju stvari, ki jih doživljamo vsak dan, kot so relativnost hitrosti, razširitev časa, Lorentzove kontrakcije in relativnost mase in energije.

1. Relativnost hitrosti

Če se letalo (referenca O ') premika s hitrostjo v glede na zemljo (referenca O) in letalo sprosti bombo (predmet) z določeno hitrostjo, hitrost bombe ni enaka, ko jo vidijo ljudje na Zemlji in ljudje na letalu. Relativna hitrost ima naslednjo enačbo.

Formula relativne hitrosti

vx = hitrost predmeta glede na opazovalca v mirovanju (m / s)

v'x = hitrost predmeta glede na opazovalca v gibanju (m / s)

v = hitrost gibanja opazovalca (O ') glede na opazovalca v mirovanju (O)

c = svetlobna hitrost (3 × 108 m / s)

2. Širitev časa

Časovna širitev ali dilatacija je razlika v časovnem intervalu, ki ga opazuje opazovalec v mirovanju, in časovnem intervalu, ki ga opazuje opazovalec, ki se premika s hitrostjo v. Razširitev časa lahko oblikujemo na naslednji način.

formula časovne ekspanzije

Δt = časovni interval, ki ga opazuje opazovalec, ki se giblje s hitrostjo v

Δt0 = časovni interval, ki ga opazuje opazovalec, je miren

v = hitrost opazovalca

3. Lorentzove kontrakcije

Po teoriji relativnosti prostor in čas nista konstantna. Zato bo objekt dolžine L0 opazoval tako velik kot L opazovalec, ki se bo gibal vzporedno s hitrostjo v. Večja kot je hitrost opazovalca, krajši bo objekt od prvotne dolžine. Lorentzove kontrakcije lahko oblikujemo na naslednji način.

Lorentzove kontrakcije

L = dolžina predmeta, ki ga opazuje opazovalec, ki se giblje s hitrostjo v

L0 = dolžina predmeta, ki ga opazuje opazovalec v mirovanju

v = hitrost opazovalca

4. Relativnost mase in energije

Tako kot prostor in čas se bo tudi masa predmeta, ki ga opazuje opazovalec v mirovanju, razlikovala od mase predmeta, ki ga opazuje opazovalec, ki se giblje s hitrostjo v.

relativnost mase in energije

m = masa predmeta, ki ga opazuje opazovalec, ki se giblje s hitrostjo v

m0 = masa predmeta, ki ga opazuje opazovalec v mirovanju

v = hitrost opazovalca

V relativistični mehaniki lahko energijo predmeta z maso m 0 (počitek) s hitrostjo v oblikujemo na naslednji način.

energija mo

Skupno energijo predmeta z maso lahko dobimo po naslednji formuli.

E = E 0 + E k , kjer je E 0 energija mirovanja (E = m 0 c2)

Na podlagi zgornjega opisa imajo predmeti z maso m energijo:

E = mc2

Ta enačba je ena najbolj znanih formul doslej. Ta formula je tudi osnova za razvoj jedrske bombe, ker se domneva, da je masa koncentrirana oblika energije, da lahko spremeni obliko, zlasti z jedrsko verižno reakcijo.

Splošna teorija relativnosti

Splošna teorija relativnosti je povezana z Newtonovo teorijo gravitacije. Newton je dejal, da je gravitacija nevidna sila, ki medsebojno privlači predmete. Toda s svojo teorijo je Einstein trdil, da je gravitacija ukrivljenost prostora-časa, ki jo povzroča masa predmeta. Ta ukrivljenost vpliva na čas: večja kot je gravitacija, počasneje bo čas potoval v ukrivljenosti prostora-časa.