Кто открыл теорию относительности: Два мифа о создании общей теории относительности / / Независимая газета |

Содержание

Кто открыл теорию относительности

Главная » Raznoe » Кто открыл теорию относительности

Теория относительности Эйнштейна

Кто бы мог подумать, что мелкий почтовый служащий изменит основы науки своего времени? Но такое случилось! Теория относительности Эйнштейна заставила пересмотреть привычный взгляд на устройство Вселенной и открыла новые области научного познания.

Большинство научных открытий сделано с помощью эксперимента: ученые повторяли свои опыты много раз, чтобы быть уверенными в их результатах. Работы обычно проводились в университетах или исследовательских лабораториях больших компаний.

Альберт Эйнштейн полностью изменил научную картину мира, не проведя ни одного практического эксперимента. Его единственными инструментами были бумага и ручка, а все эксперименты он проводил в голове.

Движущийся свет

В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал свои первые статьи. В них шла речь о движении со скоростью, близкой к скорости света. Выдвинутая им теория получила название специальной теории относительности.

Альберт Эйнштейн (1879—1955) основывал все свои выводы но результатах «мысленного эксперимента». Эти эксперименты можно было совершить только в воображении.

Скорости всех движущихся тел относительны. Это означает, что все объекты движутся или остаются неподвижными только относительно какого-либо другого объекта. Например, человек, неподвижный относительно Земли, в то же время вращается вместе с Землей вокруг Солнца. Или допустим, что по вагону движущегося поезда идет человек в сторону движения со скоростью 3 км/час. Поезд движется со скоростью 60 км/час. Относительно неподвижного наблюдателя на земле скорость человека будет равна 63 км/час – скорость человека плюс скорость поезда. Если бы он шел против движения, то его скорость относительно неподвижного наблюдателя была бы равна 57 км/час.

Эйнштейн утверждал, что о скорости света так рассуждать нельзя. Скорость света всегда постоянна, независимо от того, приближается ли источник света к вам, удаляется от вас или стоит на месте.

Чем быстрее, тем меньше

С самого начала Эйнштейн выдвинул несколько удивительных предположений. Он утверждал, что, если скорость объекта приближается к скорости света, его размеры уменьшаются, а масса, наоборот, увеличивается. Никакое тело нельзя разогнать до скорости равной или большей скорости света.

Другой его вывод был еще удивительней и, казалось, противоречил здравому смыслу. Представьте, что из двоих близнецов один остался на Земле, а другой путешествовал по космосу со скоростью, близкой к скорости света. С момента старта на Земле прошло 70 лет. Согласно теории Эйнштейна, на борту корабля время течет медленнее, и там прошло, например, только десять лет. Получается, что тот из близнецов, кто оставался на Земле, стал на шестьдесят лет старше второго. Этот эффект называют «парадоксом близнецов». Звучит просто невероятно, но лабораторные эксперименты подтвердили, что замедление времени при скоростях, близких к скорости света, действительно существует.

Беспощадный вывод

Теория Эйнштейна также включает известную формулу E=mc2, в которой E – энергия, m – масса, а c – скорость света. Эйнштейн утверждал, что масса может превращаться в чистую энергию. В результате применения этого открытия в практической жизни появились атомная энергетика и ядерная бомба.

Эйнштейн был теоретиком. Эксперименты, которые должны были доказать правоту его теории, он оставлял другим. Многие из этих экспериментов было невозможно проделать до тех пор, пока не появились достаточно точные измерительные приборы.

Факты и события

Был произведен следующий эксперимент: самолет, на котором были установлены очень точные часы, взлетел и, облетев с большой скоростью вокруг Земли, опустился в той же точке. Часы, находившиеся на борту самолета, на ничтожную долю секунды отстали от часов, которые оставались на Земле.
Если в лифте, падающем с ускорением свободного падения, уронить шар, то шар не будет падать, а как бы зависнет в воздухе. Это происходит потому, что шар и лифт падают с одинаковой скоростью.
Эйнштейн доказал, что тяготение влияет на геометрические свойства пространства-времени, которое в свою очередь влияет на движение тел в этом пространстве. Так, два тела, начавшие движение параллельно друг другу, в конце концов встретятся в одной точке.

Искривляя время и пространство

Десятью годами позже, в 1915—1916 годах, Эйнштейн построил новую теорию гравитации, названную им общей теорией относительности. Он утверждал, что ускорение (изменение скорости) действует на тела так же, как и сила гравитации. Космонавт не может по своим ощущениям определить, притягивает ли его большая планета, или ракета начала тормозить.

Если космический корабль разгоняется до скорости, близкой к скорости света, то часы на нем замедляются. Чем быстрее движется корабль, тем медленнее идут часы.

Отличия ее от ньютоновской теории тяготения проявляются при изучении космических объектов с огромной массой, например планет или звезд. Эксперименты подтвердили искривление лучей света, проходящих вблизи тел с большой массой. В принципе возможно столь сильное гравитационное поле, что свет не сможет выйти за его пределы. Это явление получило название «черной дыры». «Черные дыры», по-видимому, обнаружены в составе некоторых звездных систем.

Ньютон утверждал, что орбиты планет вокруг Солнца фиксированы. Теория Эйнштейна предсказывает медленный дополнительный поворот орбит планет, связанный с наличием гравитационного поля Солнца. Предсказание подтвердилось экспериментально. Это было поистине эпохальное открытие. В закон всемирного тяготения сэра Исаака Ньютона были внесены поправки.

Начало гонки вооружений

Работы Эйнштейна дали ключ ко многим тайнам природы. Они оказали влияние на развитие многих разделов физики, от физики элементарных частиц до астрономии – науки о строении Вселенной.

Эйнштейн в своей жизни занимался не только теорией. В 1914 году он стал директором института физики в Берлине. В 1933 году, когда к власти в Германии пришли нацисты, ему, как еврею, пришлось уехать из этой страны. Он переехал в США.

В 1939 году, несмотря на то что он был противником войны, Эйнштейн написал президенту Рузвельту письмо, в котором предупреждал его, что можно сделать бомбу, обладающую огромной разрушительной силой, и что фашистская Германия уже приступила к разработке такой бомбы. Президент отдал распоряжение начать работы. Это положило начало гонке вооружений.

www.what-this.ru

Теория относительности Эйнштейна для чайников

Специальная теория относительности (СТО) или частная теория относительности – это теория Альберта Эйнштейна, опубликованная в 1905 году в работе «К электродинамике движущихся тел» (Albert Einstein — Zur Elektrodynamik bewegter Körper. Annalen der Physik, IV. Folge 17. Seite 891-921. Juni 1905).

Она объясняла движение между разными инерциальными системами отсчёта или движение тел, двигающихся в отношении друг друга с неизменной скоростью. В этом случае ни один из объектов не должен приниматься за систему отсчёта, а рассматривать их надо относительно друг друга. СТО предусматривает только 1 случай, когда 2 тела не изменяют направление движения и двигаются равномерно.

Законы СТО перестают действовать, когда одно из тел изменяет траекторию движения или повышает скорость. Здесь имеет место общая теория относительности (ОТО), дающая общее толкование движения объектов. 8 м/с.

Альберт Эйнштейн за основу брал экспериментальные, а не теоретические данные. Это явилось одной из составляющих его успеха. Новые экспериментальные данные послужили базой для создания новой теории.

Физики с середины XIX века занимались поиском новой загадочной среды, названной эфиром. Полагалось, что эфир может проходить через все объекты, но не участвует в их движении. Согласно убеждениям об эфире, изменяя скорость зрителя в отношении эфира, меняется и скорость света.

Эйнштейн, доверяя экспериментам, отверг понятие новой среды эфира и допустил, что скорость света всегда является постоянной и не зависит от любых обстоятельств, таких как скорость самого человека.

Временные промежутки, расстояния, и их однородность

Специальная теория относительности связывает временные промежутки и пространство. В Материальной вселенной существует 3 известных измерения в пространстве: вправо и влево, вперед и назад, вверх и вниз. Если добавить к ним другое измерение, названное временным, то это составит основу пространственно-временного континуума.

Если Вы осуществляете движение с малой скоростью, ваши наблюдения не будут сходиться с людьми, которые двигаются быстрее.

Позже эксперименты подтвердили, что пространство, так же как и время, не может восприниматься одинаково: от скорости движения объектов зависит наше восприятие.

Соединение энергии с массой

Эйнштейн вывел формулу, которая соединила в себе энергию с массой. Эта формула получила широкое распространение в физике, и она знакома каждому ученику: E=m*c², в которой E-энергия; m- масса тела, c-скорость распространения света.

Масса тела возрастает пропорционально увеличению скорости света. Если достигнуть скорости света, масса и энергия тела становятся безразмерными.

Увеличивая массу объекта, становится сложнее достичь увеличения его скорости, т. е для тела с бесконечно огромной материальной массой необходима бесконечная энергия. Но на деле этого достичь нереально.

Теория Эйнштейна объединила два отдельных положения: положение массы и положение энергии в один общий закон. Это сделало возможным преобразование энергии в материальную массу и наоборот.

www.sciencedebate2008.com

Общая теория относительности

На выступлении 27 апреля 1900 года в королевском институте Великобритании лорд Кельвин сказал: «Теоретическая физика представляет собой стройное и законченное здание. На ясном небе физики имеются всего лишь два небольших облачка – это постоянство скорости света и кривая интенсивности излучения в зависимости от длины волны. Я думаю, что эти два частных вопроса будут скоро разрешены и физикам XX века уже нечего будет делать.» Лорд Кельвин оказался абсолютно прав с указанием ключевых направлений исследований в физике, но не верно оценил их важность: родившиеся из них теория относительности и квантовая теория оказались бескрайними просторами для исследований, занимающих учёные умы вот уже на протяжении более сотни лет.

Формирование теории

3D-модель искривления пространства-времени под действием Солнца и Земли

Так как специальная теория относительности не описывала гравитационное взаимодействие, Эйнштейн вскоре после её завершения приступил к разработке общей версии этой теории, за созданием которой он провёл 1907-1915 годы. Теория была прекрасной в своей простоте и согласованности с природными явлениями за исключением единственного момента: во времена составления теории Эйнштейном ещё не было известно об расширении Вселенной и даже о существовании других галактик, поэтому учёными того времени считалось что Вселенная существовала бесконечно долго и была стационарна. При этом из закона всемирного тяготения Ньютона следовало, что неподвижные звёзды должны были в какой-то момент просто быть стянуты в одну точку.

Не найдя для этого явления лучшего объяснения, Эйнштейн ввёл в свои уравнения космологическую постоянную, которая численно компенсировала гравитационное притяжение и позволяла таким образом стационарной Вселенной существовать без нарушения законов физики. В последствии Эйнштейн стал считать введение космологической постоянной в свои уравнения своей самой большой ошибкой, так как она не была необходима для теории и ничем кроме выглядящей на тот момент стационарной Вселенной не подтверждалось. А в 1965 году было обнаружено реликтовое излучение, что означало что Вселенная имела начало и постоянная в уравнениях Эйнштейна оказалось и вовсе не нужна. Тем не менее космологическая постоянная всё-таки была найдена в 1998 году: по полученным телескопом «Хаббл» данным, далёкие галактики не тормозили свой разлёт в следствии притяжения гравитацией, а даже ускоряли свой разлёт.

Основы теории

Процесс движения лучей света по геодезическим линиям под действием массивных тел

«Крест Эйнштейна» (вверху) и «Космическая подкова» (внизу)

Кроме основных постулатов специальной теории относительности, здесь добавилось и новое: механика Ньютона давала численную оценку гравитационного взаимодействия материальных тел, но не объясняла физику этого процесса. Эйнштейну же удалось описать это посредством искривления массивным телом 4-мерного пространства-времени: тело создаёт вокруг себя возмущение, в результате которого окружающие тела начинают двигаться по геодезическим линиям (примерами таких линий являются линии земной широты и долготы, которые для внутреннего наблюдателя кажутся прямыми линиями, но в реальности немного искривлены). Таким же образом откланяются и лучи света, что искажает видимую картину за массивным объектом. При удачном совпадении положений и масс объектов это приводит к эффекту гравитационного линзирования (когда искривление пространства-времени выступает в роли огромной линзы, делающей источник далёкого света намного ярче). Если же параметры совпадают не идеально – это может приводить к образованию «креста Эйнштейна» или «круга Эйнштейна» на астрономических снимках далёких объектов.

Среди предсказаний теории также было гравитационное замедление времени, (которое при приближении к массивному объекту действовало на тело точно также, как и замедление времени в следствии ускорения), гравитационное красное смещение (когда луч света, испущенный массивным телом, уходит в красную часть спектра в следствии потери им энергии на работу выхода из «гравитационного колодца»), а также гравитационные волны (возмущение пространства-времени, которое производит любое тело имеющее массу в процессе своего движения).

Статус теории

Первое подтверждение общей теории относительности было получено самим Эйнштейном в том же 1915 году, когда она и была опубликована: теория с абсолютной точностью описывала смещение перигелия Меркурия, которое до этого никак не могли объяснить при помощи ньютоновской механики. С того момента было открыто множество других явлений, которые предсказывались теорией, но на момент её публикации были слишком слабы чтобы их можно было засечь. Последним таким открытием на данный момент стало открытие гравитационных волн 14 сентября 2015 года.

Теория относительности и квантовая теория

Не смотря на то, что теория относительности замечательно описывает процессы в макромире, но миром микромира всё же правит квантовая теория. Сам Эйнштейн в последние годы жизни пытался объединить две эти теории в одну объединённую теорию, которая уже получила название «теории всего». Однако в этот раз он потерпел неудачу также, как и множество учёных пытавшихся это сделать после него. Примерно до начала 2000-х годов казалось, что с появлением теории струн решение уже почти найдено, однако примирить в ней все виды взаимодействий и элементарных частиц так до сих пор и не удалось: если при одном числе измерений в этой теории хорошо описываются одни частицы, то другие из них никак не вписываются, при другом же их числе теорией замечательно описываются противоположные частицы, но уже не вписываются первые. Таким образом поиски объединённой теории всё ещё продолжаются.

comments powered by HyperComments

spacegid.com

Теория относительности великого Эйнштейна: кратко простыми словами про учение о времени и гравитации

Об учении Альберта Эйнштейна, которое свидетельствует об относительности всего, что происходит в этом бренном мире, не знает разве что ленивый. Уже почти сто лет длятся споры не только в мире науки, но и в мире практикующих физиков. Теория относительности Эйнштейна, описанная простыми словами достаточно доступна, и не является тайной для непосвященных.

Несколько общих вопросов

Учитывая особенности теоретического учения великого Альберта, его постулаты могут быть неоднозначно расценены самыми разными течениями физиков-теоретиков, достаточно высокими научными школами, а также приверженцами иррационального течения физико – математической школы.

Еще в начале прошлого века, когда произошел всплеск научной мысли и на фоне общественных изменений стали возникать те или иные научные течения, появилась теория относительности всего, в чем живет человек. Каким образом бы не оценивали наши современники данную ситуацию, все в реальном мире действительно не статично, специальная теория относительности Эйнштейна:

Меняются времена, меняются взгляды и ментальное мнение общества на те или иные проблемы общества в социальном плане;
Общественные устои и мировоззрение относительно учения о вероятности в различных государственных системах и при особых условиях развития социума менялись с течением времени и под влиянием иных объективных механизмов.
Каким образом формировались взгляды общества на проблемы социального развития, таким же было отношение и мнения о теории Эйнштейна о времени.

Важно! Теория гравитации Эйнштейна была основанием для системных споров среди наиболее солидных ученых, как в начале ее разработки, так и во время ее завершения. О ней говорили, проходили многочисленные диспуты, она становилась темой разговоров в самых высокопоставленных салонах разных стран.

Ученые обсуждали, оно было предметом разговоров. Была даже такая гипотеза, что учение доступно для понимания только трем людям из ученого мира. Когда же пришло время к объяснению постулатов приступили жрецы самой таинственной из наук – евклидовой математики. Тогда была совершена попытка построить ее цифровую модель и такие же математически выверенные последствия ее действия на мировое пространство, то автор гипотезы признался, что стало очень трудно понимать даже то, что он создал. Итак, что представляет собой общая теория относительности, что исследует и какое прикладное применение она нашла в современном мире?

История и корни теории

На сегодняшний день в подавляющем большинстве случаев достижения великого Эйнштейна кратко называют полным отрицанием того, что изначально было непоколебимой константой. Именно это открытие позволило опровергнуть известную всем школьникам силу притяжения или гравитацию как физический бином.

Большинство населения планеты, так или иначе, внимательно и вдумчиво или поверхностно, пусть даже однажды, обращалось к страницам великой книги – Библии.

Именно в ней можно прочесть о том, что стало истинным подтверждением сути учения – того, над чем работал в начале прошлого века молодой американский ученый. Факты левитации другие достаточно привычные вещи в ветхозаветной истории однажды стали чудесами в новое время. Эфир – пространство, в котором человек жил совершенно иной жизнью. Особенности жизни в эфире изучали многие мировые знаменитости в области естественных наук. И теория гравитации Эйнштейна подтвердила, что описанное в древней книге – это правда.

Работы Хендрика Лоренца и Анри Пуанкаре позволили экспериментальным путем обнаружить те или иные особенности эфира. В первую очередь это работы по созданию математических моделей мира. Основой было практическое подтверждение того, что при движении материальных частиц в эфирном пространстве происходит их сокращение относительно направления движения.

Труды этих великих ученых позволили создать фундамент для главных постулатов учения. Именно данный факт дает постоянный материал для утверждения, что труды Нобелевского лауреата и релятивистская теория Альберта были и остаются плагиатом. Многие ученые и сегодня утверждают, что многие постулаты, были приняты намного раньше, например:

Понятие условной одновременности событий;
Принципы гипотезы о постоянном биноме и критериях скорости света.

Что сделать, чтобы понять теорию относительности? Суть кроется в прошлом. Именно в трудах Пуанкаре было высказана гипотеза относительно того, что большие скорости в законах механики Ньютона нуждаются в переосмыслении. Благодаря высказываниям французского физика ученый мир узнал о том, насколько относительно движение в проекции к теории эфирного пространства.

В статической науке рассматривался большой объем физических процессов для различных материальных объектов, движущихся с равномерной скоростью. Постулаты общей концепции описывают процессы, происходящие с ускоряющимися объектами, объясняют существование частиц гравитонов и собственно гравитации. Суть теории относительности в пояснении тех фактов, которые ранее были нонсенсом для ученых. В случае необходимости описания особенностей движения и законов механики, соотношений пространства и временного континуума в условиях приближения к скорости света следует применять постулаты исключительно учения относительности.

О теории коротко и ясно

Чем же настолько отличается учение великого Альберта от того, чем занимались физики до него? Ранее физика была наукой достаточно статичной, которая рассматривала принципы развития всех процессов в природе в сфере системы «здесь, сегодня и сейчас». Эйнштейн позволил увидеть все происходящее вокруг не только в трехмерном пространстве, но и относительно разнообразных объектов и точек времени.

Опубликованные труды ученого-новатора и эта гипотеза была революционным переворотом взглядов на положение и состояние материальных элементов в движении. Особенно интересен учет параметров времени.

Внимание! В 1905 году, когда Эйнштейн опубликовал свою теорию относительности, она позволила объяснить и в доступном варианте интерпретировать движение между разными инерциальными системами расчетов.

Ее основные положения – соотношение постоянных скоростей двух объектов, движущихся относительно друг друга вместо принятия одного из объектов, которые можно принимать как один из абсолютных факторов отсчета.

Особенность учения заключается в том, что его можно рассматривать в отношении одного исключительного случая. Главные факторы:

Прямолинейность направления перемещения;
Равномерность движения материального тела.

При изменении направления или других простейших параметров, когда материальное тело может ускоряться или сворачивать в стороны, законы статичного учения относительности не действительны. В этом случае происходит вступление в силу общих законов относительности, что может объяснить движение материальных тел в общей ситуации. Таким образом, Эйнштейн нашел объяснение всем принципам взаимодействия физических тел между собой в пространстве.

Принципы теории относительности

Принципы учения

Утверждение об относительности в течение ста лет подвергается самым оживленным дискуссиям. Большинство ученых рассматривают различные варианты применения постулатов в качестве применения двух принципов физики. И этот путь имеет наибольшую популярность в среде прикладной физики. Основные постулаты теории относительности, интересные факты, которые сегодня нашли неопровержимое подтверждение:

Принцип относительности. Сохранность соотношения тел при всех законах физики. Принятие их в качестве инерциальных систем отсчета, которые двигаются на постоянных скоростях относительно друг друга.
Постулат о скорости света. Она остается неизменяемой константой, при всех ситуациях, независимо от скорости и соотношения с источниками света.

Несмотря на противоречия между новым учением и основными постулатами одной из самых точных наук, опирающихся на постоянные статичные показатели, новая гипотеза привлекла свежим взглядом на окружающий мир. Успех ученому был обеспечен, что подтвердило вручение ему Нобелевской премии в области точных наук.

Вручение Нобелевской премии

Что стало причиной столь ошеломительной популярности, и как Эйнштейн открыл свою теорию относительности? Тактика молодого ученого.

До сих пор ученые с мировым именем выдвигали тезис, а только затем проводили ряд практических исследований. Если на определенном моменте были получены данные, не подходящие под общую концепцию, они признавались ошибочными с подведением причин.
Молодой гений применил кардинально иную тактику, ставил практические опыты, они были серийными. Полученные результаты, несмотря на то, что могли каким-то образом не вписываться в концептуальный ряд, выстраивались в стройную теорию. И никаких «ошибок» и «погрешностей», все моменты гипотезы относительности, примеры и итоги наблюдений четко вписывались в революционное теоретическое учение.
Будущий нобелевский лауреат опроверг необходимость изучения загадочного эфира, где распространяются волны света. Убежденность в том, что эфир существует, привела к ряду значительных заблуждений. Основной постулат – изменение скоростей пучка света относительно наблюдающего за процессом в эфирной среде.

Теория относительности для чайников

Теория относительности — самое простое объяснение

Вывод

Главным достижением ученого является доказательство гармонии и единства таких величин, как пространство и время. Фундаментальность связи этих двух континуумов в составе трех измерений в сочетании с временным измерением, позволило познать многие тайны природы материального мира. Благодаря теории гравитации Эйнштейна стало доступно изучение глубин космоса и другие достижения современной науки, ведь полностью возможности учения не использованы и на сегодняшний день.

uchim.guru

Смотрите также

Кто изобрел попкорн
Создатель ракеты фау 2
Кто написал уроки французского
Божественную комедию кто написал
Кармен кто написал
Кому была выгодна первая мировая война
Кто написал анну каренину
Тетерев и лиса кто написал
Грачи прилетели кто написал картину
Кто придумал карлсона
Квазимодо кто придумал

Теория относительности великого Эйнштейна: кратко простыми словами про учение о времени и гравитации

Об учении Альберта Эйнштейна, которое свидетельствует об относительности всего, что происходит в этом бренном мире, не знает разве что ленивый. Уже почти сто лет длятся споры не только в мире науки, но и в мире практикующих физиков. Теория относительности Эйнштейна, описанная простыми словами достаточно доступна, и не является тайной для непосвященных. …

Содержание

Несколько общих вопросов

Еще в начале прошлого века, когда произошел всплеск научной мысли и на фоне общественных изменений стали возникать те или иные научные течения, появилась теория относительности всего, в чем живет человек. Каким образом бы не оценивали наши современники данную ситуацию, все в реальном мире действительно не статично, специальная теория относительности Эйнштейна:

Меняются времена, меняются взгляды и ментальное мнение общества на те или иные проблемы общества в социальном плане,
Общественные устои и мировоззрение относительно учения о вероятности в различных государственных системах и при особых условиях развития социума менялись с течением времени и под влиянием иных объективных механизмов.
Каким образом формировались взгляды общества на проблемы социального развития, таким же было отношение и мнения о теории Эйнштейна о времени.

Важно! Теория гравитации Эйнштейна была основанием для системных споров среди наиболее солидных ученых, как в начале ее разработки, так и во время ее завершения. О ней говорили, проходили многочисленные диспуты, она становилась темой разговоров в самых высокопоставленных салонах разных стран.

Ученые обсуждали, оно было предметом разговоров. Была даже такая гипотеза, что учение доступно для понимания только трем людям из ученого мира. Когда же пришло время к объяснению постулатов приступили жрецы самой таинственной из наук – евклидовой математики. Тогда была совершена попытка построить ее цифровую модель и такие же математически выверенные последствия ее действия на мировое пространство, то автор гипотезы признался, что стало очень трудно понимать даже то, что он создал. Итак, что представляет собой общая теория относительности, что исследует и какое прикладное применение она нашла в современном мире?

История и корни теории

Именно в ней можно прочесть о том, что стало истинным подтверждением сути учения – того, над чем работал в начале прошлого века молодой американский ученый. Факты левитации другие достаточно привычные вещи в ветхозаветной истории однажды стали чудесами в новое время. Эфир – пространство, в котором человек жил совершенно иной жизнью. Особенности жизни в эфире изучали многие мировые знаменитости в области естественных наук. И теория гравитации Эйнштейна подтвердила, что описанное в древней книге – это правда.

Труды этих великих ученых позволили создать фундамент для главных постулатов учения. Именно данный факт дает постоянный материал для утверждения, что труды Нобелевского лауреата и релятивистская теория Альберта были и остаются плагиатом. Многие ученые и сегодня утверждают, что многие постулаты, были приняты намного раньше, например:

Понятие условной одновременности событий,
Принципы гипотезы о постоянном биноме и критериях скорости света.

Что сделать, чтобы понять теорию относительности? Суть кроется в прошлом. Именно в трудах Пуанкаре было высказана гипотеза относительно того, что большие скорости в законах механики Ньютона нуждаются в переосмыслении. Благодаря высказываниям французского физика ученый мир узнал о том, насколько относительно движение в проекции к теории эфирного пространства.

В статической науке рассматривался большой объем физических процессов для различных материальных объектов, движущихся с равномерной скоростью. Постулаты общей концепции описывают процессы, происходящие с ускоряющимися объектами, объясняют существование частиц гравитонов и собственно гравитации. Суть теории относительности в пояснении тех фактов, которые ранее были нонсенсом для ученых. В случае необходимости описания особенностей движения и законов механики, соотношений пространства и временного континуума в условиях приближения к скорости света следует применять постулаты исключительно учения относительности.

О теории коротко и ясно

Внимание! В 1905 году, когда Эйнштейн опубликовал свою теорию относительности, она позволила объяснить и в доступном варианте интерпретировать движение между разными инерциальными системами расчетов.

Особенность учения заключается в том, что его можно рассматривать в отношении одного исключительного случая. Главные факторы:

Прямолинейность направления перемещения,
Равномерность движения материального тела.

Принципы теории относительности

Принципы учения

Утверждение об относительности в течение ста лет подвергается самым оживленным дискуссиям. Большинство ученых рассматривают различные варианты применения постулатов в качестве применения двух принципов физики. И этот путь имеет наибольшую популярность в среде прикладной физики. Основные постулаты теории относительности, интересные факты, которые сегодня нашли неопровержимое подтверждение:

Принцип относительности. Сохранность соотношения тел при всех законах физики. Принятие их в качестве инерциальных систем отсчета, которые двигаются на постоянных скоростях относительно друг друга.
Постулат о скорости света. Она остается неизменяемой константой, при всех ситуациях, независимо от скорости и соотношения с источниками света.

Вручение Нобелевской премии

Что стало причиной столь ошеломительной популярности, и как Эйнштейн открыл свою теорию относительности? Тактика молодого ученого.

До сих пор ученые с мировым именем выдвигали тезис, а только затем проводили ряд практических исследований. Если на определенном моменте были получены данные, не подходящие под общую концепцию, они признавались ошибочными с подведением причин.
Молодой гений применил кардинально иную тактику, ставил практические опыты, они были серийными. Полученные результаты, несмотря на то, что могли каким-то образом не вписываться в концептуальный ряд, выстраивались в стройную теорию. И никаких «ошибок» и «погрешностей», все моменты гипотезы относительности, примеры и итоги наблюдений четко вписывались в революционное теоретическое учение.
Будущий нобелевский лауреат опроверг необходимость изучения загадочного эфира, где распространяются волны света. Убежденность в том, что эфир существует, привела к ряду значительных заблуждений. Основной постулат – изменение скоростей пучка света относительно наблюдающего за процессом в эфирной среде.

Теория относительности для чайников

Теория относительности самое простое объяснение

Вывод

Главным достижением ученого является доказательство гармонии и единства таких величин, как пространство и время. Фундаментальность связи этих двух континуумов в составе трех измерений в сочетании с временным измерением, позволило познать многие тайны природы материального мира. Благодаря теории гравитации Эйнштейна стало доступно изучение глубин космоса и другие достижения современной науки, ведь полностью возможности учения не использованы и на сегодняшний день.

Как Эйнштейн открыл общую теорию относительности в условиях войны, разводов и соперничества

Общая теория относительности началась с внезапной мысли. Это было в конце 1907 года, через два года после «чудесного года», когда Альберт Эйнштейн создал свою специальную теорию относительности и свою теорию световых квантов, но он все еще был экспертом в швейцарском патентном бюро. Мир физики еще не догнал его гения. Сидя в своем кабинете в Берне, его «поразила» мысль, он вспоминал: «Если человек свободно падает, он не почувствует собственного веса». Позже он назовет это «самой счастливой мыслью в моей жизни».

История о падающем человеке стала культовой, и в некоторых рассказах она действительно связана с художником, который упал с крыши многоквартирного дома рядом с патентным бюро. Как и другие великие истории об открытии гравитации — Галилей, сбрасывающий объекты с Пизанской башни, и яблоко, падающее на голову Исааку Ньютону, — она была приукрашена народными преданиями. Несмотря на склонность Эйнштейна сосредотачиваться на науке, а не на «просто личном», даже он вряд ли стал бы смотреть, как настоящий человек прыгает с крыши, и думать о теории гравитации, не говоря уже о том, чтобы назвать это самой счастливой мыслью в своей жизни.

Вскоре Эйнштейн усовершенствовал свой мысленный эксперимент, чтобы падающий человек находился в закрытой камере, такой как лифт, в свободном падении. В камере он чувствовал бы себя невесомым. Любые предметы, которые он уронит, будут плавать рядом с ним. У него не было возможности сказать — он не мог провести эксперимент, чтобы определить, — падает ли камера с ускоренной скоростью или парит в свободной от гравитации области космического пространства.

Затем Эйнштейн представил, что человек находится в той же камере далеко в космосе, где нет ощутимой гравитации, а постоянная сила с ускорением тянет камеру вверх. Он чувствовал, что его ноги прижаты к полу. Если он уронит предмет, он упадет на пол с ускоренной скоростью, как если бы он стоял на Земле. Невозможно было провести различие между эффектами гравитации и эффектами ускорения.

Эйнштейн назвал это «принципом эквивалентности». Локальные эффекты силы тяжести и ускорения эквивалентны. Следовательно, они должны быть проявлением одного и того же явления, некоего космического поля, отвечающего как за ускорение, так и за гравитацию.

Эйнштейну потребовалось еще восемь лет, чтобы превратить свой мысленный эксперимент с падением человека в самую красивую теорию в истории физики. Он перешел от своей степенной жизни женатого отца, работающего в швейцарском патентном бюро, к одинокой жизни профессора в Берлине, отчужденному от своей семьи и все более отчужденному от своих коллег из Прусской академии наук из-за роста антисемитизма. Принятое в прошлом году Калифорнийским технологическим институтом и Принстонским университетом решение бесплатно разместить в сети архив статей Эйнштейна позволяет взглянуть на то, как он жонглировал космическим и личным на протяжении всего этого периода. Мы можем наслаждаться его волнением в конце 1907, когда он набросал то, что он назвал «новым соображением, основанным на принципе относительности, об ускорении и гравитации». Затем мы можем почувствовать его сварливую скуку неделю спустя, когда он отклонил заявку электрической компании на патент на машину переменного тока, назвав заявку «неправильной, неточной и неясно подготовленной». Ближайшие годы будут полны человеческих драм, поскольку Эйнштейн соревнуется с соперником, чтобы дать математическое выражение теории относительности, борясь со своей бывшей женой из-за денег и своего права навещать двух своих маленьких сыновей. Но к 1915 его работа завершилась завершенной теорией, которая навсегда изменила наше понимание Вселенной.

Изгибание света

В течение почти четырех лет после утверждения, что гравитация и ускорение эквивалентны, Эйнштейн мало что делал с этой идеей. Вместо этого он сосредоточился на квантовой теории. Но в 1911 году, когда он, наконец, пробился сквозь стены академии и стал профессором немецкого университета Карла-Фердинанда в Праге, он снова обратил свое внимание на создание теории гравитации, которая помогла бы ему обобщить специальную теорию относительности, — соотношение между пространством и временем, которые он определил в 1905.

Когда Эйнштейн разработал свой принцип эквивалентности, он понял, что у него есть несколько неожиданных разветвлений. Например, его мысленный эксперимент в камере показал, что гравитация искривляет свет. Представьте, что камера ускоряется вверх. Луч света проникает через крошечное отверстие в одной из стен. К тому времени, когда он достигает противоположной стены, свет становится немного ближе к полу, потому что камера устремилась вверх. И если бы вы могли построить траекторию луча через камеру, она была бы искривлена из-за направленного вверх ускорения. Принцип эквивалентности говорит, что этот эффект должен быть одинаковым независимо от того, ускоряется камера вверх или покоится в гравитационном поле. Другими словами, свет должен искривляться при прохождении через гравитационное поле.

В 1912 году Эйнштейн попросил своего старого одноклассника помочь ему со сложной математикой, которая могла бы описать искривленное и искривленное четырехмерное пространство-время. До этого его успех был основан на его таланте улавливать основные физические принципы природы. Он оставил другим задачу найти наилучшее математическое выражение этих принципов. Но теперь Эйнштейн понял, что математика может быть инструментом для открытия, а не только для описания законов природы.

Целью Эйнштейна, когда он работал над своей общей теорией относительности, было найти математические уравнения, описывающие два взаимосвязанных процесса: как гравитационное поле действует на материю, сообщая ей, как двигаться, и как материя порождает гравитационные поля в пространстве-времени, сообщая пространству-времени, как двигаться. изгиб.

Еще три года Эйнштейн боролся с набросками и набросками, в которых оказывались изъяны. Затем, начиная с лета 1915 года, математика и физика начали объединяться.

Личные разгадки

К тому времени он переехал в Берлин, чтобы стать профессором и членом Прусской академии. Но он обнаружил, что работает практически без поддержки. Антисемитизм рос, и вокруг него не было кружка коллег. Он расстался со своей женой, Милевой Марич, коллегой-физиком, которая в 1919 году была его рупором в формулировании специальной теории относительности. 05, и она вернулась в Цюрих с двумя сыновьями, 10 и 4 лет. У него был роман со своей кузиной Эльзой, на которой он позже женился, но он жил один в скудно обставленной квартире в центре Берлина, где он ел с перерывами, спал беспорядочно, играл на скрипке и вел свою уединенную борьбу.

На протяжении 1915 года его личная жизнь начала рушиться. Некоторые друзья уговаривали его развестись и жениться на Эльзе; другие предупреждали, что его нельзя видеть с ней или подпускать к своим двум мальчикам. Марик неоднократно отправляла письма с просьбой о деньгах, и в какой-то момент Эйнштейн ответил с необузданной горечью. «Я считаю такое требование не подлежащим обсуждению», — ответил он. «Я нахожу ваши постоянные попытки завладеть всем, что у меня есть, абсолютно постыдными». Он изо всех сил старался поддерживать переписку со своими сыновьями, но они редко отвечали, и он обвинял Марика в том, что он не доставляет им свои письма.

Тем не менее, несмотря на эти личные потрясения, к концу июня 1915 года Эйнштейн смог разработать многие элементы общей теории относительности. В конце того же месяца он прочитал недельную серию лекций о своих развивающихся идеях в Геттингенском университете в Германии, выдающемся математическом центре мира. Первым среди гениев был Давид Гильберт, и Эйнштейн особенно стремился — может быть, даже слишком, — объяснить ему все хитросплетения теории относительности.

Соперничество

Поездка в Геттинген была триумфальной. Несколько недель спустя Эйнштейн сообщил своему другу-ученому, что ему «удалось убедить Гильберта в общей теории относительности». В письме к другому коллеге он был еще более экспансивным: «Я совершенно очарован Гильбертом!»

Гильберт был так же очарован Эйнштейном и его теорией, что вскоре решил посмотреть, сможет ли он сделать то, чего до сих пор не добился Эйнштейн: вывести математические уравнения, которые завершат формулировку общей теории относительности.

Эйнштейн начал слышать шаги Гильберта в начале октября 1915 года, как только он понял, что его текущая версия теории, основанная на Entwurf , или наброске, который он уточнял в течение двух лет, имеет серьезные недостатки. Его уравнения не учитывали должным образом вращательное движение. Кроме того, он понял, что его уравнения в целом не были ковариантными, а это означало, что они на самом деле не делают все формы ускоренного и неравномерного движения относительными и не объясняют полностью аномалию, которую астрономы наблюдали на орбите планеты Меркурий. Перигелий Меркурия — его точка наибольшего сближения с Солнцем — постепенно смещался таким образом, который не учитывался ни ньютоновской физикой, ни современной версией его собственной теории Эйнштейна.

Эйнштейн столкнулся с двумя тикающими часами: он чувствовал, что Гильберт приближается к правильным уравнениям, и он согласился прочитать серию из четырех формальных лекций по четвергам по своей теории в ноябре для членов Прусской академии. Результатом стал изнурительный месячный вихрь, в течение которого Эйнштейн боролся с чередой уравнений, исправлений и обновлений, которые он спешил завершить.

Даже когда 4 ноября Эйнштейн прибыл в большой зал Прусской государственной библиотеки, чтобы прочесть первую из своих лекций, он все еще боролся со своей теорией. «Последние четыре года, — начал он, — я пытался создать общую теорию относительности». С большой откровенностью он подробно описал проблемы, с которыми столкнулся, и признал, что до сих пор не придумал полностью работающих уравнений.

Эйнштейн был в агонии одного из самых концентрированных безумий научного творчества в истории. В то же время он имел дело с личными кризисами в своей семье. Продолжали приходить письма от его бывшей жены, которые требовали от него денег и обсуждали принципы его контактов с их двумя сыновьями. Через общего друга она потребовала, чтобы он не просил, чтобы его дети приезжали к нему в гости в Берлин, где они могли бы узнать о его романе. Эйнштейн заверил друга, что в Берлине он живет один и что в его «заброшенной» квартире царит «почти церковная атмосфера». Друг ответил, имея в виду работу Эйнштейна по общей теории относительности: «Это справедливо, потому что там действуют необычные божественные силы».

В тот самый день, когда он представил свою первую работу, он написал мучительно пронзительное письмо своему старшему сыну, Гансу Альберту, который жил в Швейцарии:

Вчера я получил ваше милое маленькое письмо и был в восторге от него. Я уже боялся, что ты вообще больше не захочешь мне писать…. Я буду настаивать на том, чтобы мы были вместе в течение месяца каждый год, чтобы ты увидел, что у тебя есть отец, который привязан к тебе и любит тебя. Вы можете узнать от меня много хороших и хороших вещей, которые никто другой не может предложить вам так легко…. За последние несколько дней я закончил одну из лучших работ в своей жизни; когда ты станешь старше, я расскажу тебе об этом .

Он закончил небольшим извинением за то, что выглядел таким отвлеченным. «Часто я настолько поглощен своей работой, что забываю пообедать», — писал он.

Эйнштейн также вступил в неловкое общение с Гильбертом. Ему сообщили, что геттингенский математик заметил недостатки в уравнениях Entwurf . Обеспокоенный тем, что его обнаружат, он написал Гильберту письмо, в котором сообщил, что сам обнаружил недостатки, и прислал копию своей лекции от 4 ноября.

В своей второй лекции, прочитанной 11 ноября, Эйнштейн ввел новые координатные условия, которые позволили его уравнениям быть общековариантными. Как оказалось, это изменение не сильно улучшило ситуацию. Он был близок к окончательному ответу, но мало продвинулся вперед. Он снова отправил свою статью Гильберту и спросил, как продвигаются его собственные поиски. «Мое собственное любопытство мешает моей работе!» он написал.

Гильберт прислал ему ответ, который, должно быть, обеспокоил Эйнштейна. Он сказал, что у него есть «решение вашей великой проблемы», и пригласил Эйнштейна приехать в Геттинген 16 ноября и получить сомнительное удовольствие услышать его. «Поскольку вы так заинтересованы, я хотел бы изложить свою теорию во всех подробностях в предстоящий вторник», — написал Гильберт. — Мы с женой были бы очень рады, если бы вы остались с нами. Затем, подписавшись своим именем, Гильберт почувствовал себя обязанным добавить дразнящий и обескураживающий постскриптум. «Насколько я понимаю вашу новую статью, решение, данное вами, полностью отличается от моего».

В голове

15 ноября, в понедельник, Эйнштейн написал четыре письма, которые дают представление о переплетении его личных и профессиональных драм. Гансу Альберту он предложил поехать в Швейцарию на Рождество, чтобы навестить его. «Может быть, было бы лучше, если бы мы были где-нибудь одни», — например, в уединенной гостинице, — сказал он сыну. «Что вы думаете?»

Затем он написал своей бывшей жене примирительное письмо, в котором поблагодарил ее за готовность не «подрывать мои отношения с мальчиками». И он сообщил другу: «Я модифицировал теорию гравитации, поняв, что в моих более ранних доказательствах был пробел… Я буду рад приехать в Швейцарию в конце года, чтобы увидеть моего дорогого мальчика.

Он также ответил Гильберту и отклонил его приглашение посетить Геттинген на следующий день. Его письмо не скрывало беспокойства: «Намеки, которые вы дали в своих сообщениях, пробуждают самые большие ожидания. Тем не менее я должен воздержаться от поездки в Геттинген… Я устал и мучаюсь от болей в желудке…. Если возможно, пришлите мне исправление вашего исследования, чтобы смягчить мое нетерпение».

В то время как Эйнштейн торопливо придумывал точную формулировку своей теории, он совершил прорыв, превративший его тревогу в восторг. Он проверил набор пересмотренных уравнений, чтобы увидеть, дадут ли они правильные результаты для аномального смещения орбиты Меркурия. Ответ оказался правильным: его уравнения предсказывали, что перигелий должен смещаться примерно на 43 угловых секунды за столетие. Он был так взволнован, что у него забилось сердце. «Я был вне себя от радости и волнения в течение нескольких дней», — сказал он коллеге. Другому физику он ликовал: «Результаты движения Меркурия по перигелию наполняют меня большим удовлетворением. Как нам помогает педантичная точность астрономии, над которой я тайно высмеивал!»

Утром своей третьей лекции, 18 ноября, Эйнштейн получил новую статью Гильберта и был встревожен тем, насколько она похожа на его собственную работу. Его ответ Гильберту был краток и явно имел целью утвердить приоритет. «Система, которую вы предоставили, согласуется — насколько я понимаю — в точности с тем, что я нашел за последние несколько недель и представил в Академию», — написал он. «Сегодня я представляю в Академию работу, в которой я количественно вывожу из общей теории относительности без какой-либо направляющей гипотезы движение Меркурия по перигелию. Ни одна гравитационная теория не достигла этого до сих пор».

На следующий день Гилберт ответил любезно и великодушно, не заявляя о своем приоритете. «Сердечно поздравляю с победой над движением перигелия», — написал он. «Если бы я мог считать так же быстро, как вы, в моих уравнениях электрон должен был бы капитулировать, а атом водорода должен был бы извиниться за то, почему он не излучает». Однако на следующий день Гильберт отправил в геттингенский научный журнал статью с описанием своей версии уравнений общей теории относительности. Название, которое он выбрал для своей работы, было не скромным: «Основы физики», как он ее назвал.

Неясно, насколько внимательно Эйнштейн прочитал статью Гильберта и повлияла ли она на его мышление, когда он готовил свою решающую четвертую лекцию в Прусской академии. Тем не менее, к своей заключительной лекции 25 ноября, озаглавленной «Уравнения поля гравитации», он подготовил набор ковариантных уравнений, описывающих общую теорию относительности.

Для неспециалиста это было далеко не так ясно, как, скажем, E = mc ² . Тем не менее, используя сжатые обозначения тензоров, в которых расползающиеся математические сложности могут быть сжаты в маленькие нижние индексы, суть окончательного уравнения поля Эйнштейна достаточно компактна, чтобы быть украшенной на футболках, которые носят фанаты физики. В одной из многочисленных вариаций его можно записать как:

R _µν — (1/2) g _µν R = (8 π G/c4) T _µν

Левая часть уравнения, которая теперь известна как тензор Эйнштейна и может можно записать просто как G _μν — описывает, как геометрия пространства-времени искажается и искривляется массивными объектами. Правая часть описывает движение материи в гравитационном поле. Взаимодействие между двумя сторонами показывает, как объекты искривляют пространство-время и как, в свою очередь, это искривление влияет на движение объектов.

Как в то время, так и по сей день существует спор о том, какие элементы математических уравнений общей теории относительности были открыты первыми Гильбертом, а не Эйнштейном. Как бы то ни было, именно теория Эйнштейна была формализована этими уравнениями, которые он объяснил Гильберту во время их совместного пребывания в Геттингене тем летом 1915 года. Гильберт любезно отметил это в окончательной версии своей статьи: «Дифференциальные уравнения гравитации эти результаты, как мне кажется, согласуются с великолепной общей теорией относительности, установленной Эйнштейном». Как он позже резюмировал: «Эйнштейн проделал всю работу, а не математики».

В течение нескольких недель Эйнштейн и Гильберт восстанавливали свои отношения. Гильберт предложил Эйнштейну членство в Королевском научном обществе в Геттингене, и Эйнштейн ответил ему любезным письмом, в котором говорилось, что два человека, увидевших мельком трансцендентные теории, не должны умаляться земными эмоциями. «Между нами возникло некое неприязнь, причину которой я не хочу анализировать», — писал Эйнштейн. «Я боролся с чувством горечи, связанным с этим, и это с полным успехом. Я снова думаю о вас с нескрываемой гениальностью и прошу вас попытаться сделать то же самое со мной. Объективно обидно, когда два настоящих парня, вырвавшихся из этого убогого мира, не доставляют друг другу взаимного удовольствия».

«Самые смелые мечты»

Гордость Эйнштейна была понятна. В возрасте 36 лет он произвел драматический пересмотр нашего представления о Вселенной. Его общая теория относительности была не просто интерпретацией некоторых экспериментальных данных или открытием более точного набора законов. Это был совершенно новый взгляд на реальность.

Своей специальной теорией относительности Эйнштейн показал, что пространство и время не существуют независимо друг от друга, а образуют ткань пространства-времени. Теперь, с его общей версией теории, эта ткань пространства-времени стала не просто вместилищем для объектов и событий. Вместо этого у него была собственная динамика, которая определялась и, в свою очередь, помогала определять движение объектов внутри него — подобно тому, как ткань батута изгибается, как шар для боулинга и некоторые бильярдные шары, катящиеся по нему и, в свою очередь, что динамическое изгибание ткани батута будет определять траекторию катящихся шаров и заставлять бильярдные шары двигаться к шару для боулинга.

Изгибающаяся и колеблющаяся ткань пространства-времени объясняет гравитацию, ее эквивалентность ускорению и общую теорию относительности всех форм движения. По мнению Поля Дирака, пионера квантовой механики, лауреата Нобелевской премии, это было «вероятно, величайшее научное открытие, когда-либо сделанное». А Макс Борн, другой гигант физики 20-го века, назвал это «величайшим подвигом человеческого мышления о природе, самым удивительным сочетанием философской проницательности, физической интуиции и математических способностей».

Весь процесс утомил Эйнштейна. Его брак распался, а Европу бушевала война. Но он был счастлив как никогда. «Теперь сбылись самые смелые мечты», — ликовал он своему лучшему другу, инженеру Микеле Бессо. “ Общая ковариация. Движение перигелия Меркурия удивительно точно». Он подписался «довольным, но довольно измученным».

Много лет спустя, когда его младший сын Эдуард спросил, почему он так знаменит, Эйнштейн ответил, используя простое изображение, чтобы описать свое фундаментальное понимание того, что гравитация представляет собой искривление ткани пространства-времени. «Когда слепой жук ползает по поверхности изогнутой ветки, он не замечает, что пройденный им след действительно искривлен», — сказал он. «Мне посчастливилось заметить то, чего не заметил жук».

Нажмите, чтобы увеличить.

Эта статья была первоначально опубликована под названием «Как Эйнштейн заново изобрел реальность» в журнале Scientific American 313, 3, 38-45 (сентябрь 2015 г.)

Уравнения гравитационного поля. А. Эйнштейн в Preussische Akademie der Wissenschaften, Sitzungsberichte , страницы 844–847; 2 декабря 1915 г.

Эйнштейн: его жизнь и вселенная. Уолтер Айзексон. Саймон и Шустер, 2007.

ИЗ НАШИХ АРХИВОВ

Об обобщенной теории гравитации. Альберт Эйнштейн; Апрель 1950 г.

Интервью с Эйнштейном. И. Бернард Коэн; Июль 1955 г.

ОБ АВТОРАХ

Уолтер Исааксон является генеральным директором Aspen Institute. Он был председателем CNN и главным редактором Журнал Time . Исааксон является автором многочисленных книг, в том числе Steve Jobs (Simon

Теория относительности — открытие, постулаты, факты и примеры

Альберт Эйнштейн предложил и опубликовал две взаимосвязанные теории, которые в совокупности известны как теория относительности.Он опубликовал специальную теорию относительности в 1905 и общей теории относительности в 1915 году. Здесь специальная теория относительности может быть применена ко всем физическим явлениям в отсутствие гравитации. Но общая теория относительности в основном объясняет закон тяготения и его связь с другими силами природы. Общая теория относительности может быть применена к космологической и астрофизической сферам. В этой статье подробно объясняется теория относительности Альберта Эйнштейна с ее постулатами, фактами и примерами.

(Изображение скоро будет загружено)

На изображении выше показан закон Эйнштейна, также известный как уравнение эквивалентности массы и энергии.

Общая теория относительности

Альберт Эйнштейн разработал общую теорию относительности с 1907 по 1915 год. Общая теория относительности также известна как теория гравитации. Согласно этой теории сила притяжения между двумя телами полностью зависит от их масс и от расстояния между двумя телами. Он также обнаружил, что время и пространство взаимосвязаны друг с другом и называются пространством-временем. С помощью уравнения общей теории относительности он обнаружил, что массивные объекты вызывают искажение пространства-времени. В 1915 Эйнштейн вывел уравнение поля, связанное с искривлением пространства-времени с энергией, массой и любым импульсом внутри него.

Последствия общей теории относительности

Гравитационное замедление времени. Обычно в более глубоких гравитационных колодцах часы идут медленнее.
Изменение ориентации оси вращения вращающегося тела известно как прецессия. Согласно теории гравитации Ньютона, прецессия орбит является неожиданной.
Лучи света отклоняются из-за наличия гравитационного поля.
В то время как тяжелые объекты, такие как земля, вращаются, они должны вращаться и изменять пространство-время вокруг себя.
Он также предсказал расширение пространства из-за столкновения двух объектов во Вселенной. Эти колебания пространства-времени известны как гравитационные волны.

Специальная теория относительности

В 1905 году Эйнштейн опубликовал статью «Об электродинамике движущихся тел», в которой объяснил, как скорость влияет на массу, время и пространство. Специальная теория относительности основана на двух постулатах, противоположных классической механике. В результате специальной теории относительности был сформулирован закон Эйнштейна E = mc2. Это означает, что энергия равна произведению массы на квадрат скорости света. Скорость света остается постоянной. Из-за эквивалентности массы и энергии энергия и масса эквивалентны и преобразуемы.

Последствия специальной теории относительности

Если два события происходят одновременно, наблюдатель в состоянии покоя может не заметить одновременных событий, но наблюдатель в относительном движении может их ощутить благодаря относительности одновременности.
Время часов в движущемся состоянии будет идти медленнее, чем часы в неподвижном состоянии из-за замедления времени.
Длина движущегося объекта будет уменьшаться в направлении, в котором он движется относительно наблюдателя, из-за сокращения длины.
Ни один объект во Вселенной не может двигаться быстрее скорости света в вакууме. Итак, максимальная скорость всех объектов конечна.
Даже объект с эффектом гравитации может двигаться только со скоростью света. Они не могут двигаться быстрее скорости света.

Уравнение замедления времени

Замедление времени — одно из интересных релятивистских явлений, которое объясняет концепцию замедления течения времени для наблюдателя, движущегося относительно другого наблюдателя. Уравнение, связывающее точное время и время, определенное земным наблюдателем, предполагает, что относительная скорость движущегося объекта не будет превышать скорость света. Уравнение для расчета замедления времени приведено ниже: 9{2}}}}\]

Здесь

ΔT представляет временной интервал, измеренный от стационарной системы отсчета.

ΔT представляет временной интервал, измеренный от движущегося кадра.

v представляет относительную скорость движущейся системы отсчета.

c представляет скорость света в вакууме.

Постулаты специальной теории относительности

Первый постулат (принцип относительности): законы физики одинаковы для всех инерциальных систем отсчета, связанных друг с другом.
Второй постулат (инвариантность C): Скорость света в вакууме или пустом пространстве одинакова для всех наблюдателей в любой инерциальной системе отсчета. Здесь скорость света c не зависит от движения излучающего тела.

Факты о теории относительности

Спутник в атмосфере остается неподвижным и посылает сигналы системе GPS в автомобиле. Устройство GPS в автомобиле получает информацию при более высоких ускорениях из-за земного притяжения.
Такие металлы, как золото и медь, выглядят блестящими и имеют красный, желтый или оранжевый цвет благодаря поглощению и переизлучению света, основанному на теории относительности.
Золото не так легко подвергается коррозии, потому что у него есть только один электрон на внешней орбите, и электроны сильно притягиваются к его ядру. Таким образом, он не мог реагировать ни с каким другим материалом.
Согласно теории относительности, несмотря на то, что ртуть является прочным металлом, она остается жидкой при комнатной температуре. Это связано с тем, что у ртути уникальная электронная конфигурация, и электроны с ее орбит сбить невозможно.
Электронно-лучевая трубка в телевизоре также работает на релятивистских эффектах.