Начало | За нас | обратна връзка
Отправната точка за тази теория е на принципа на относителността. Класическата принципа на относителността е формулирана от Галилео: във всички инерционни отправни системи за движение на телата се извършва в съответствие със същите закони. Наречен инерционни референтни рамки се движат една спрямо друга равномерно и праволинейно.
Галилео обясни тази позиция в различни демонстрации. Представлява пътникът в затворена кабина спокоен ветроходен кораб. Той не се забелязват никакви белези на движение. Ако кабината бръмчене на мухи, те не се натрупват в задната част на своята стена и безопасно летене през цялото време. Ако хвърля топката право нагоре, тя ще падне право надолу, а не изостава от кораба пада към кърмата.
От принципа на относителността предполага, че между покой и движение - ако тя е равномерно и ясно - няма съществена разлика. Единствената разлика е, на гледката.
Така например, на пътника в кабината на кораба основателно счита, че книгата лежи на бюрото си, за почивка. Но човекът, на брега вижда, че корабът да отплава, а той има всички основания да вярваме, че книгата се движи и, освен това, със същата скорост като на кораба. Така движещ всъщност е книга или почивка?
Този въпрос не може да се отговори ясно само с "да" или "не". Спорът между пътника и мъжът на брега ще бъде загуба на време, ако всеки един защитава само своята гледна точка и да отхвърли мнението на партньора. И двамата са прави, и да координират позициите си, те само трябва да признаем, че книгата е в покой спрямо кораба и се движи спрямо брега с кораба.
По този начин, думата "относителността" в заглавието не е галилейски принципа скрива нищо особено. Тя няма друг смисъл, освен онова, което ще се постави в твърдението, че движението или останалите - винаги движение или останалата част по отношение на нещо, което ни служи като референтна рамка. Това, разбира се, не означава, че между покой и равномерно движение на никаква разлика. Но понятия за почивка и движение има смисъл само, когато конкретният отправна точка.
Ако класическата принципа на относителността твърди инвариантност на законите на механиката във всички инерционни еталонни системи, специалната теория на относителността, този принцип е разширен и към законите на електродинамиката и общата теория на относителността твърди инвариантност на законите на природата във всички референтни рамки, както инерционно и неинерциални. Наречен неинерциални отправни системи, които се движат със забавяне или ускоряване.
Според специалната теория на относителността, която съчетава времето и пространството в един четириизмерното пространство-време континуум, пространствено и времево свойства на телата зависят от скоростта на тяхното движение. Пространствени размери са намалени в посоката на движение на тялото, когато приближава скорост със скоростта на светлината във вакуум (300 000 km / сек), времето процеси се забави в бързо движещ система, увеличава телесно тегло.
Да бъдеш в придружаващия референтна рамка, тоест, движещи се успоредно и на еднакво разстояние от измервателната система, не е възможно да се наблюдава тези ефекти, които се наричат релативистката, тъй като всички използвани в измерванията на пространствени скали и часовници ще се промени в един и същи начин. В съответствие с принципа на относителността, всички процеси в инерционни еталонни системи са еднакво. Но ако системата не е инерционно, релативистките ефекти могат да се видят и да се измерят. Така че, ако въображаемо релативистичната тип кораб фотонна ракета пътуване до далечни звезди, след връщането му в момент на Земята в системата на автомобила ще се значително по-малко, отколкото на Земята, и тази разлика е по-голяма, толкова повече извършил полет и скорост на космическия кораб е по-близо до със скоростта на светлината. Разликата може да се измерва в стотици и дори хиляди години, в резултат на което екипажа на кораба незабавно се поставя в близко или по-далечно бъдеще, заобикаляйки междинното време, като ракетата с екипажа падна от хода на развитие в света.
Такива процеси са време дилатация в зависимост от скоростта действителните сега мезони размери дължина на пътя, произтичащи от сблъсък на частици от първичен космическата радиация с ядра
атоми на Земята. съществуват мезони в рамките на 10 -6 - 10 -15 и (в зависимост от вида на частици) и след поникване се разпадат на малко разстояние от мястото на раждане. Всичко това може да се открие чрез устройството за откриване на следния път на частиците. Но ако мезон се движи със скорост, близка до скоростта на светлината, времето, обработва се забави разпад период се увеличава (в хиляди и десетки хиляди пъти) и се увеличава дължината на пътя и съответно от раждането до разпад.
По този начин, специалната теория на относителността се основава на принципа на удължен галилейски относителността. В допълнение, той използва друга нова позиция: скоростта на светлината (във вакуум) е еднакво във всички инерционни референтни системи.
Но защо е толкова важно, че скорост, че на нейна преценка е еквивалентно в смисъл на принципа на относителността? Фактът, че ние сме тук, изправен пред втори универсална физическа константа. Скоростта на светлината - това е най-големият от всички скорости в природата, ограничение на скоростта от физически взаимодействия. За дълго време, то като цяло се счита безкраен. Тя е инсталирана на XIX век. в размер на 300 000 km / сек. Това е огромна скорост в сравнение с често наблюдаваните проценти в света около нас. Така например, на линейната скорост на въртене на Земята на екватора е равна на 0,5 км / сек, скоростта на Земята в своята орбита около Слънцето се върти - 30 км / сек, скорост на слънцето в движението си около галактичния център - около 250 км / с. Скорост на движение на цялата галактика с голяма група от другите галактики в сравнение с други подобни групи - дори два пъти. Заедно със Земята, Слънцето и галактиката ни летят в пространството, без дори да забележи, с голяма скорост, измерена чрез няколко стотин километра в секунда. Това е една огромна скорост, и все пак това е малко в сравнение със скоростта на светлината.
Представете си един експеримент: голяма сателитни орбити около Земята, а заедно с него, тъй като с космодрума стартира ракета - космическа сонда към Венера. Running направена строго по посока на орбиталното космодрума. От законите на класическата механика, от това следва, че по отношение на противоракетната Земята ще има скорост, равна на сбора от двете скорости: скоростта на ракетата спрямо орбиталната скорост на космодрума Байконур плюс спрямо Земята. Добавят движения на скоростта, и ракетата получава доста висока скорост, което позволява да се преодолее притегляне на Земята и лети до Венера.
Друг експеримент: сателитна излъчва светлинен лъч в посока на движението си. Спрямо спътника, от където се излъчва, светлината се разпространява със скоростта на светлината. Каква е скоростта на светлината спрямо Земята? Той остава един и същ. Дори ако светлината не се излъчва по сателит движение, а в обратната посока, а след това със скоростта на светлината не се променя спрямо Земята.
Това е - илюстрация на най-важните твърдения, които формират основата на специалната теория на относителността. Предложение на светлина се различава принципно от движението на всички други органи, която е по-малка от скоростта на светлината. Скоростите на тези органи винаги се добавят при други скорости. В този смисъл, относителната скорост: стойността им зависи от гледна точка. И скоростта на светлината не стека с други скорости, не е абсолютно, винаги е един и същ, и, говорейки за това, че не е необходимо да посочвате референтна рамка.
Абсолютността на скоростта на светлината не противоречи на принципа на относителността, и е напълно съвместим с него. Постоянството на скоростта - законът на природата, и следователно - в съответствие с принципа на относителността - това е валидно във всички инерционни еталонни системи.
скоростта на светлината - горната граница на скоростта на движение на физически тела, скоростта на разпространение на всяка вълна, всички сигнали. Той има най-много - това е абсолютен рекорд за скорост. Така че често казват, че скоростта на светлината - най-добрата скорост на предаване на информацията. И скоростта ограничи всички физически взаимодействия, и като цяло всички възможни взаимодействия в света.
Скоростта на светлината е тясно свързана към разтвор на синхронизация, който също се оказва относително, че е в зависимост от гледна точка. В класическата механика, които се считат за абсолютно време, абсолютно е едновременността.
В общата теория на относителността, са били разкрити нови лица, основани пространствено-временна отношения на материалните процеси. Тази теория обобщи физични съображения при не-Euclidean геометрия и кривината на пространството и отклонение от показателя Euclidean с гравитационни полета, произведени от масите на телата. Общата теория на относителността се основава на принципа на равнопоставеност на инертната и гравитационната маса, количествено равенство които отдавна са установени в класическата физика. Кинематични ефекти, възникващи под влияние на гравитационните сили, са еквивалентни на ефекти, възникващи под влияние на ускорение. Така че, ако ракетата излита с ускоряването на два грама, на ракета екипажа ще се почувствате така, сякаш тя е в гравитационното поле на Земята се удвоява. Тя се основава на масата на принципа на равностойност е генерализирана принцип на относителността, според общата теория на относителността на инвариантността на законите на природата във всички референтни рамки, както инерционни и не-инерционни.
Както можете да си представите кривината на пространство, говори за общата теория на относителността? Представете си един много тънък лист от каучук и предположи, че това е - модел на пространството. Намира се на един и същ лист на големи и малки мъниста - модел звезди. Тези мъниста ще се огъват на каучук лист е по-голям толкова по-голяма тежест на топката. Това показва зависимостта на кривината на пространство на тежестта на тялото, а също така показва, че сме запознати евклидовата геометрия в този случай не е валиден (работа на хиперболичен геометрия и Риман).
Теорията на относителността, създадена не само кривината на пространство под влияние на гравитационните полета, но разширението време в силни гравитационни полета. Дори и привличането на слънцето - само една малка звезда на космическите стандарти - се отразява на скоростта на потока на времето, да я забавя близо до себе си. Ето защо, ако ние изпращаме радио сигнал до точка на пътя, който минава близо до Слънцето, радио пътуването ще отнеме в този случай, повече време, отколкото когато на пътя на сигнала - на същото разстояние ще бъде-не на слънце. забавяне на сигнала при преминаване в близост до Слънцето е около 0.0002 секунди.
Един от най-фантастични предсказания на общата теория на относителността - пълен работен ден спирка в един много силен гравитационно поле. Забавянето на времето е по-голяма, толкова по-силно привличане. Бавно време е показана в гравитационно червено преминаването на светлина, по-силно привличане, толкова по увеличи дължината на вълната и намалена честота. При определени условия дължина на вълната може да се стреми към безкрайността и нейната честота - до нула.
Със светлината, излъчвана от слънцето, то може да се случи, ако нашата светлина изведнъж потъна и се превръща в една топка с радиус от 3 км или по-малко (радиус на Слънцето е 700 000 km). Заради такива компресия сила на тежестта на повърхността, от която идва светлината на това ще се увеличи, така че гравитационното червено отместване ще бъде наистина безкрайно.
Просто кажи, че слънцето никога няма да се случи в действителност. В края на своето съществуване 15-20 милиарда долара. Години, тя ще преживее най-вероятно много трансформации, неговата централна част може да се свие значително, но все пак не толкова много.
Но други звезди, чиято маса е три или повече пъти масата на Слънцето, в края на живота си, и наистина вероятност да получат бърз катастрофално свиване под въздействието на собствената си гравитация. Това ще ги доведе до състояние на черната дупка. Черната дупка - е физическото тяло, което създава такова силно привличане, че червеното отместване на светлината, излъчвана в близост до него, може да стане безкрайно.
Черните дупки са резултат от неконтролируемо свиване на материята под въздействието на собствената си гравитация. Това не е черна дупка, тялото трябва да се компресира с радиус не по-дълъг съотношението на телесната маса на масата на Слънцето, умножена по 3 км. Този критичен радиус се нарича гравитационния радиус на тялото.
Физици и астрономи са доста сигурни, че съществуват черни дупки в природата, но все още не може да ги намери. Затруднения астрономически търсения, свързани с много характер на тези необичайни обекти. След безкрайно червено отместване, поради което нулевата честота на получената светлина, което ги прави просто невидими. Те не свети, и така в пълния смисъл на думата е черен. Само на няколко косвени признаци могат да се надяват да се наблюдава една черна дупка, например, в системата на двойни звезди, където нейният партньор ще бъде нормална звезда. От видими наблюдения на звезди за движение в общото гравитационното поле на такава двойка би могла да бъде да се изчисли масата на невидими звезди, и ако тази стойност превишава масата на Слънцето в три или повече пъти, той ще бъде възможно да се каже, че сме намерили черна дупка.
Сега, има няколко добре проучени бинарни системи, при които теглото на един невидим партньор се оценява на 5 или дори 8 слънчеви маси. Най-вероятно това е една черна дупка, но астрономите за прецизиране на тези оценки предпочитат да се обадя тези обекти са кандидати за черна дупка.
Гравитационното забавянето на времето, мярка и доказателство за което е червено отместване, много близо до неутронната звезда, и в близост до черна дупка в гравитационното му радиус, тя е толкова голяма, че докато има сякаш хипнотизиран.
За тяло попадат в гравитационното поле черен отвор, образуван от маса, равна на 3 слънчеви маси, попадащи разстояние 1 Mill. Km за гравитационно радиус отнема само около един час. Но с всеки изминал час, които се намират далеч от черната дупка, при свободното падане на орган в своята област протегна във времето до безкрайност. Колкото по-близо падащ предмет на гравитационния радиус, толкова по-бавно ще бъде представен този полет към отдалечения наблюдател. Тяло, наблюдаван от далеч, за неопределено време ще подходи гравитационния радиус и никога няма да го достигне. Това се дължи на забавяне на времето в близост до черна дупка.
Представите за пространство и време, Айнщайн формулира теорията на относителността, далеч по-устойчиво. Но те са видим с просто око, тъй като въз основа на опита на изучаването на макроскопски обекти, големи разстояния и дълги периоди от време. При конструиране на теории, описващи микроскопско явления, този класически геометричен модел, приемайки непрекъснатост на времето и пространството (пространство-време континуум) се премества в нова област без да се правят промени. Експерименталните данни, които противоречат на прилагането на теорията на относителността в микроскопичния свят, все още. Но самото развитие на квантовата теория може да поиска преразглеждане на представите за физическото пространство и време. Ние вече говорихме за теорията за суперструните, която е най-елементарните частици като хармонични трептения на системи с тези струни, се свързва с физика геометрия. Това означава, че ние сме на нов етап на развитие на науката, на ново ниво на знания обратно към предвижданията на Айнщайн 1930 "Ние стигаме до странен извод: сега ние започваме да мислим, че основната роля на пространството, въпросът трябва да се получи от космоса , така да се каже, в следващия етап. Винаги сме се счита за основната материя, и средното пространство. Space, така да се каже, сега е като отмъщение и "яде" материя ". Възможно е да има квантов пространство, основно дължина L. С въвеждането на тази концепция, ние можем да се избегнат много от трудностите на съвременната квантова теория. Ако неговото съществуване се потвърждава, че ще бъде третият L (с изключение на константата на Планк и скоростта на светлината във вакуум) на основното константа по физика. Съществуването на пространството и предполага наличието на отрязък от време, квантовата а (равна на L / с), ограничаване на точността на определяне на интервалите от време.
Свързани статии