Kas ir relativitātes teorija?

Speciālā relativitātes teorija ir laiktelpas struktūras teorija, kas apgalvo, ka 1) fizikas likumi ir vienādi visiem novērotājiem, kas pārvietojas vienmērīgi vienam pret otru un 2) gaismas ātrums vakuumā ir vienāds. visi novērotāji neatkarīgi no viņu kustības gaismas avota kustībā. Tas noved pie dīvainām sekām. Piemēram, iedomājieties, ka pārvietojaties vilcienā, kas brauc ar ātrumu 161 km stundā, blakus citam vilcienam, kas brauc tajā pašā virzienā ar ātrumu 161 km stundā. No jūsu perspektīvas vilciens jums blakus izskatās gandrīz nekustīgs. Bet iedomājieties, ka atrodaties vilcienā, kas pārvietojas ar gaismas ātrumu, blakus gaismas staram. Tā vietā, lai izskatītos, ka gaismas stars paliek nekustīgs, tas virzās jums priekšā ar gaismas ātrumu. Gaisma ir dīvaina tādā veidā.

Vairākas sekas, kas izriet no speciālās relativitātes teorijas, ir 1) laika dilatācija (pulksteņi, kas pārvietojas tuvu gaismas ātrumam, darbojas lēnāk nekā stacionāri), 2) garuma kontrakcija (objekti, kas pārvietojas tuvu gaismas ātrumam, šķiet, ir saraujušies kustības virziens), 3) vienlaicīguma relativitāte (lietas, kas stacionāram novērotājam A notiek vienlaicīgi, var šķist, ka kustīgajam novērotājam B notiek dažādos laikos), 4) masas un enerģijas ekvivalence (masa un enerģija būtībā ir viena un tā pati lieta un pārveidojama viena otrā).

Vispārējā relativitātes teorija, kas tika iecerēta dažus gadus pēc īpašās relativitātes teorijas, ir gravitācijas darbības teorija. Sākotnēji tas tika balstīts uz ekvivalences principu, ideju, ka paātrinājums un stāvēšana uz vietas noteikta stipruma gravitācijas laukā ir fiziski identiski. Tā kā nav nepieciešams īpašs spēks, lai radītu inerciālus efektus objektā, kas paātrinās, Einšteins ierosināja, ka mums vajadzētu domāt tāpat par gravitāciju, atsakoties no klasiskā gravitācijas spēka jēdziena un tā vietā uztverot gravitāciju kā telpas laika līknes. Tas izskaidro tādas parādības kā, piemēram, kāpēc gaisma liecas gravitācijas lauka klātbūtnē, lai gan tai trūkst masas.

Vispārējā relativitātes teorija sniedz skaidrojumus un prognozes, kas klasiskās mehānikas pasaules skatījumā būtu šķitušas smieklīgas. Neskaitot gaismas saliekšanos gravitācijas lauka klātbūtnē, tas paredz, ka gravitācijas lauka klātbūtnē laiks rit lēnāk, planētas orbītas preces iet (izmainās) Saules gravitācijas lauka radītā griezes momenta dēļ, notiek rāmja vilkšana, līdz ar to masīva. rotējošie ķermeņi “velk” sev līdzi apkārtējā telpas laika inerciālo rāmi un ka Visums izplešas, dažos gadījumos ātrāk par gaismas ātrumu, jo izplešas pati telpa, nevis objekti tajā.

Šo teoriju seku atšķetināšana prasīja gadu desmitus un turpinās vēl šodien. Einšteina teorijas bija tik tālredzīgas, ka bija vajadzīgas gadu desmitiem, lai tās pārbaudītu un apstiprinātu ar lielu precizitāti. Atskatoties, Einšteina idejas tika gandrīz pilnībā apstiprinātas.