Содержание
общая теория, специальная и первый постулат ⋆ FutureNow
Твитнуть
Теория относительности Эйнштейна навсегда изменила наше понимание пространства и времени. Альберт Эйнштейн славился многими вещами, но его больше детище – теория относительности. Простыми словами про общую и специальную теорию относительности и первый постулат.
Что такое теория относительности Эйнштейна? Первый постулат теории относительности
Что такое относительность? Коротко говоря, это понятие того, что законы физики везде одинаковые и универсальные. Мы здесь, на Земле, придерживаемся тех же законов света и силы тяжести, как и кто-то в далеком уголке Вселенной – это и есть первый постулат теории относительности.
Первый постулат теории относительности Эйнштейна и универсальность законов физики и физических явлений означает, что восприятие является субъективным.
Различные зрители увидят время и интервал событий по-разному. Что для нас – миллион лет, может просто пройти в одну секунду для того, кто летит в скоростной ракете и попадает в черную дыру.
Все вокруг относительно.
Что такое
специальная теория относительности Эйнштейна?
Теория Эйнштейна делится на специальную и общую туорию относительности.
Специальная теория относительности возникла первой и основывается на том, что скорость света постоянна для всех. Это утверждение может показаться довольно простым, но это имеет далеко идущие последствия.
Эйнштейн пришел к этому выводу в 1905 г., осле того, как экспериментальные данные показали, что скорость света не меняется, когда Земля вращается вокруг солнца.
Этот результат удивил физиков, поскольку считалось, что скорость большинства вещей зависит от того, в каком направлении движется наблюдатель. Если вы едете в машине рядом с железнодорожными путями, поезд, движущийся к вам, кажется, движется гораздо быстрее, чем если бы вы повернули обратно и поехали за ним в том же направлении.
КАКОЙ БЫЛА ЭВОЛЮЦИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ?
Эйнштейн утверждал, что все наблюдатели измеряют скорость света в 186 000 миль в секунду, независимо от того, насколько быстро и в каком направлении они сами двигаются.
Это предположение побудило комика Стивена Райта спросить: “Если вы находитесь в космическом корабле, который путешествует со скоростью света, и вы включаете фары, что случится?”
Ответ – фары включаются нормально, но только с точки зрения того, кто находится внутри космического корабля. Если кто-то стоит на улице и наблюдает, как корабль пролетает, фары, кажется, не включаются: свет выходит, но оно движется с одинаковой скоростью космического корабля.
Эти противоречивые версии возникают из-за того, что время и пространство – неодинаковы для разных наблюдателей. Если скорость света должна быть постоянной, как сказал Эйнштейн, то время и пространство не могут быть абсолютными; они должны быть субъективными.
Например, космический корабль длиной 100 метров движется со скоростью 99,99%, скорости света – он будет казаться длиной в 1 метр стационарном наблюдателю, но он будет оставаться своей обычной длины для тех, кто находится на борту.
Возможны даже более странные факты – время проходит медленнее, чем быстрее вы едете.
2 , где E – энергия, m – масса и c – скорость света.
Общая теория относительности Эйнштейна
Эйнштейн НЕ намеривался нарушить наше понимание времени и пространства. Он продолжил обобщать свою теорию, включая ускорение, и обнаружил, что это искажает форму времени и пространства.
Представьте, что космический корабль ускоряется. Те, кто на борту, будут прилипать к земле так же, как если бы они были на Земле. Эйнштейн утверждал, что сила, которую мы называем гравитацией, не отличается от пребывания на корабле, ускоряется.
Это само по себе не было столь революционным, но когда Эйнштейн разработал сложную математику (на понадобилось ему 10 лет), он обнаружил, что пространство и время изогнутые вблизи массивного объекта, и эта кривизна – это то, что мы переживаем как силу притяжения.
Трудно изобразить изогнутую геометрию общей относительности, но если человек считает пространство-время как некую ткань, то массивный предмет растягивает окружающую ткань таким образом, что все, что проходит вблизи, уже не идет по прямой линии.
Уравнения общей относительности прогнозируют ряд явлений, многие из которых подтверждены:
- сгибание света вокруг массивных предметов (гравитационное линзирования)
- гравитационные волны
- существования черных дыр, которые захватывают все, включая свет
Искривление пространства-времени вокруг черной дыры является более интенсивным. Если бы путешествующий по космосу близнец попал в черную дыру, он бы был растянут, как спагетти.
Что такое Вселенная: кратко о самом важном?
К счастью для него все закончилось бы за несколько секунд. Но его брат на Земле никогда не увидел этого конца – наблюдая, как брат в космосе постепенно приближается к черной дыре в течение огромного периода времени.
Источник: www.livescience.com
«Как бы вы максимально простыми словами объяснили теорию относительности?» — Яндекс Кью
Сообщества
ФизикаНаука+2
Простыми словами
560Z»>19 декабря 2019 ·
81,2 K
ОтветитьУточнить
Вадим Романский
Физика
6,7 K
младший научный сотрудник ФТИ им. Иоффе · 19 дек 2019 ·
astropolytech
Почему люди думают, что у сложных вещей есть простое объяснение? Очень чато объяснения «на пальцах» далеки от истины и лишь путают. Но ладно, попробуем. Рассмотрим специальную теорию относительности, потому что простыми словами объяснить общую совсем нереально. Так вот, рассмотрим вагон, едущий со скоростью 60 км/ч. а в нём по ходу движения идёт человек, со скоростью 10 км/ч. Вопрос — с какой скоростью человек движется относительно станции? Очевидно, что 70 = 60 + 10 км/ч. Правда ведь?
Так вот, это не правда. На самом деле будет 69.99999999999996 км/ч
Казалось бы, смехотворная разница, но с увеличением скорости она будет нарастать.
Если человек (безмассовый) в вагоне будет двигаться со скоростью света, то и относительно станции он будет двигаться ровно с той же скоростью! А это уже выглядит как полный бред с точки зрения того, к чему мы привыкли.
Все дело в том, что мы привыкли считать время идущим одинаково во всех системах отсчёта. И на наших скоростях, как мы видели, так действительно можно считать. Но впринципе оно идёт по разному, и из-за этого скорости складываются так необычно. Это одно из главных положений теории относительности
астрофизическое образование
Перейти на vk.com/astropolytech
1 эксперт согласен
26,6 K
expertmacher
19 января 2020
А нет желания посчитать значение числа «пи» с точностью до второго миллиарда цифр десятичного разложения ? А, умник?
Комментировать ответ…Комментировать…
N & O
Физика
1,6 K
Астрономия физика космология квантовая механика
· 6 мая 2021
Это расширение принципа относительности Галилея на электродинамические законы.
… никаким свойствам явлений не присуще понятие абсолютного покоя… . ( А. Эйнштейн)
Всё относительно.
1 эксперт согласен
Maru ssia
14 мая 2021
Ого, теория относительности и в правду странная штука, но такая интересная!
Комментировать ответ…Комментировать…
Александр Боронников
Физика
255
Астрономия, Физика, Фотография · 2 окт 2020
В какой-то момент всё равно придется начать оперировать сложными понятиями. Но если максимально простыми словами, то примерно так:
Наш мир не совсем такой, каким мы привыкли его наблюдать и взаимодействовать с ним в нашем повседневном опыте. Некоторые явления (например, постоянство скорости света или прецессия орбиты Меркурия) невозможно объяснить в рамках классических… Читать далее
Егор Ратников
13 марта
Всё верно, кроме как увеличение массы.
Масса инвариант, увеличивается энергия.
Миф о возрастании массы появился с… Читать дальше
Комментировать ответ…Комментировать…
Кирилл Капитонец
Математика
479
Аналитик по профессии, инженер-механик по образованию, философ по убеждениям, романтик по… · 2 нояб 2020
В теории относительности относительность второстепенна, сначала возникла проблема представления уравнений Максвела (уравнения электромагнитной волны, в том числе света, которые позволили вычислить максимальную скорость электромагнитной волны в вакууме, пока еще не знали, что свет это электромагнитная волна) в подвижной системе координат. Единственными преобразованиями… Читать далее
Александр Николаев
27 августа 2021
Почти все верно, кроме того, что надо было написать не ОТО (Общая теория относительности), а СТО (Специальная… Читать дальше
Комментировать ответ…Комментировать…
Игорь Рябушкин
6
Экономическая кибернетика, философия, разработчик.
· 31 мар 2021
Теория относительности — это когда в системе нет абсолютного начала координат и по этой причине приходится одни переменные выжать через другие.
Комментировать ответ…Комментировать…
Антон Фурс
Физика
462
программист, интересны квантовая механика, теория относительности и астрономия · 30 мая 2020
СТО: все законы природы одинаковы в любой инерциальной системе отсчета.
ОТО: гравитация локально (в малой области пространства) неотличима от ускоренного движения.
больше ничего знать не нужно =).
второе утверждение по сути связано с первым и говорит о том, что если по ощущениям две системы ведут себя одинаково, то и законы физики в них должны быть одинаковы. Например… Читать далее
Кондор Михаил.
18 октября 2020
Эйнштейн бы сказал: «Знал бы я, что твориться будет в лифте, когда произойдет обрыв троса, а высота здания больше.
.. Читать дальше
Комментировать ответ…Комментировать…
T P
120
Какая разница? Доверяйте своему пониманию, а не высоте авторитета. · 10 дек 2020
Скорость света постоянна. Неважно стоит лампочка неподвижно, или едет мимо вас на тележке, во всех случаях свет пролетает мимо вас с одной скоростью. То есть, скорость движения тележки мимо вас — относительна, для вас она есть, для света — нет. Даже сам факт того, что тележка движется — относителен. Для вас она движется, для света — что движется, что не движется — одно и тоже.
Комментировать ответ…Комментировать…
Геннадий Коломок
733
just a time traveler
Изучение необычного в обычном. · 6 мая 2021
Да запросто. Сажаем на удобный стульчик Наблюдателя с попкорном и делаем ему прекрасный вид на окружающие просторы.
Запускаем в этих просторах с околосветовой скоростью любой Объект ненулевой массы и записываем в журнальчик результаты данных наблюдений. Видим, что при росте скорости Объект сжимается в размерах. И приходим к выводу, что именно это и происходит с ним на… Читать далее
Комментировать ответ…Комментировать…
Достоверно
Егор Ратников
24
Интересы: Нейробиология, Этология, Психология. · 24 мар
Ну для начала стоит отметить, что есть 2 теории относительности: специальная и общая. Специальная рассматривает физические процессы в равномерно движущихся объектах, а общая рассматривает ускоряющиеся объекты и объясняет природу гравитации.
Специальная является частью общей, и понимание общей теории относительности невозможно без специальной. Поэтому здесь я объясню… Читать далее
4 эксперта согласны
Андрей О.
Федотов
подтверждает
25 марта
Согласен-то -согласен, но хотелось бы поаккуратнее.
«все физические процессы протекают одинаково относительно… Читать дальше
Комментировать ответ…Комментировать…
Oleg Belushkin
2
22 дек 2021
Попробую объяснить таким образом.
Теория относительности делится на две части, связанные друг с другом, но, в то же время, они о разных вещах — специальная и общая ТО.
Специальная теория относительности (СТО) описывает парадоксы, связанные со скоростью света. Эта скорость является главной, фундаментальной константой Вселенной, а время и пространство (точнее, их… Читать далее
Виктор Воеводов
24 декабря 2021
Вся теория строится на постоянстве скорости света. Показать теорию, понять и принять ее это совершенно разные… Читать дальше
Комментировать ответ…Комментировать…
Упрощенное введение в теорию относительности Эйнштейна
Теория относительности Эйнштейна столь же проста, сколь и революционна, но как именно она работает? Давайте очень быстро посмотрим.
Wikimedia
Не пугайтесь, какой бы сложной ни казалась теория относительности; это удивительно просто. В этой короткой статье мы попытаемся объяснить, что предлагает Эйнштейн, чтобы дать вам некоторое представление. Итак, без лишних слов, вот наше упрощенное объяснение теории относительности.
С технической точки зрения
Когда мы говорим о «теории относительности», мы на самом деле имеем в виду общую теорию относительности. Специальная теория относительности — это «частный случай» общей теории относительности. Комбинация этих двух принципов помогает объяснить многие предметы, начиная от движения планет, влияния гравитации на свет и заканчивая существованием черных дыр.
Специальная теория относительности утверждает, что законы физики, а значит, и Вселенная одинаковы для всех одинаково «быстрых» наблюдателей. В космическом вакууме скорость света является константой, не зависящей от любого наблюдателя.
Нестандартное мышление
Эйнштейн с его необычным мышлением предположил, что экспериментальные наблюдения были правильными.
Это было полной противоположностью мысли его современников. В конце 19 века все физики искали нечто, называемое «эфиром». Считалось, что эфир — это среда, через которую проходит свет. По сути, это стало поиском Святого Грааля. Эйнштейн понял, что одержимость его сверстников этой задачей мешала прогрессу. Его решение состояло в том, чтобы просто удалить его из уравнения. Он предполагал, что законы физики будут работать независимо от того, как движутся предметы. Стратегия, которая не противоречила тому, что показали экспериментальные и математические данные.
В 1905 году Альберт Эйнштейн разработал свою специальную теорию относительности. Его новаторская работа свела на нет столетия общепринятого научного мышления, а также изменила то, как мы воспринимаем окружающий мир.
Как следует из названия, эта теория применима только для особых случаев, т. е. когда оба объекта движутся с постоянной или одинаковой скоростью.
Эйнштейн объяснил, что относительное движение двух объектов должно быть системой отсчета, а не внешней, эзотерической «эфирной» системой отсчета.
В качестве примера предположим, что вы были астронавтом на космическом корабле и наблюдали за другим космическим кораблем на расстоянии. Единственное, что имеет значение, это то, как быстро вы и наблюдаемая вами цель двигаетесь относительно друг друга. Однако есть одна загвоздка: специальная теория относительности применима только в том случае, если вы движетесь по прямой и не ускоряетесь. Если имеет место ускорение, необходимо применить общую теорию относительности.
Самый популярный
Теория основана на двух фундаментальных принципах:
Относительность — Законы физики неизменны. Даже для объектов, движущихся по инерции, системы отсчета с постоянной скоростью.
Скорость света — Она одинакова для всех наблюдателей независимо от их относительного движения к источнику света.
Работа Эйнштейна создает фундаментальную связь между временем и пространством. Мы интуитивно представляем вселенную трехмерной (вверх и вниз, влево и вправо, вперед и назад), но также с временным компонентом или измерением.
Их комбинация создает четырехмерную среду, в которой мы живем.
Если бы вы двигались в пространстве достаточно быстро, любые наблюдения, сделанные вами о пространстве и времени, отличались бы от любых других, движущихся с другой скоростью, чем вы. По мере увеличения разницы между скоростями увеличивались и наблюдаемые различия.
Все относительно
Теперь представьте, что вы находитесь в космическом корабле с лазером в руке. Лазерный луч устремляется прямо к потолку, попадает в зеркало и отражается обратно на пол в детектор. Вспомните теперь, что корабль движется, скажем, со скоростью, равной половине скорости света. Теория относительности утверждает, что это движение не имеет для вас никакого значения, вы не можете его «почувствовать» (точно так же, как на Земле, когда она вращается вокруг своей оси и мчится сквозь пространство вокруг Солнца).
Но вот поворот:
Однако внешний наблюдатель увидит совсем другое. Если бы они могли «заглянуть» в ваш корабль, они бы заметили, что лазерный луч движется «вверх» под углом, попадает в зеркало, а затем снова движется вниз под другим углом, чтобы попасть в детектор.
Наблюдатель заметит, что световой путь будет длиннее и под более выраженным углом, чем вы могли бы наблюдать на своем корабле. Что еще более важно, время, необходимое лазеру для достижения детектора, будет другим. Учитывая, что скорость света постоянна, как вы оба можете прийти к одному и тому же выводу, подтверждающему эту теорию? Ясно, что течение времени должно быть разным для вас и внешнего наблюдателя.
Какого черта? Это явление известно как замедление времени. В приведенном выше примере время для вас должно «течь» быстрее, чем для более медленного наблюдателя. Этот простой пример позволяет нам наглядно представить теорию относительности Эйнштейна, согласно которой пространство и время тесно связаны.
Как вы можете себе представить, такая крайняя разница в течении времени будет ощутима только при очень больших скоростях, особенно близких к скорости света. Эксперименты, проведенные после откровений Эйнштейна, подтвердили его теорию. Время и пространство воспринимаются по-разному для объектов, движущихся со скоростью, близкой к скорости света.
Масса, энергия и скорость света
Эйнштейн определенно не останавливался на достигнутом. В том же 1905 году он применил свои принципы относительности, чтобы вывести знаменитое уравнение e=mc2. Это безобидно простое уравнение выражает фундаментальную связь между массой (m) и энергией (e). Довольно аккуратно.
Это небольшое уравнение показало, что по мере приближения к скорости света c масса объектов увеличивается. Таким образом, вы можете путешествовать очень быстро, но ваша масса увеличивается по отношению к вашей скорости. облом. В крайнем случае, если бы вы путешествовали со скоростью света, ваша энергия и масса были бы бесконечны. Как вы уже знаете, чем тяжелее предмет, тем он тверже; таким образом, требуется больше энергии, чтобы ускорить его. Таким образом, невозможно превысить скорость света.
Наследие Эйнштейна
До Эйнштейна масса и энергия рассматривались как совершенно разные вещи. Его работа доказала, что принципы сохранения массы и энергии являются частью более крупного и единого закона сохранения массы-энергии.
Материя, таким образом, может превращаться в энергию и наоборот благодаря фундаментальной связи между ними. Это, честно говоря, удивительно.
[см. также]
Подводя итог, во-первых, не существует «абсолютной» системы отсчета, отсюда и использование термина «относительность». Во-вторых, скорость света постоянна для того, кто ее измеряет, будь то в движении или нет — я знаю, что это безумие, верно? Наконец, скорость света не может быть превышена, это универсальный «предел скорости».
Понятно? Большой. Нет? Не беспокойтесь, если вы этого не сделали, это по самой своей природе противоречит здравому смыслу. Величайшие открытия в науке часто находятся за пределами нашего «здравого смысла».
Через dummies.com
Для вас
наука
Новое исследование показывает прямое взаимодействие между частицами темной материи и частицами, составляющими обычную материю, что противоречит современной теории Вселенной.
Пол Ратнер | 27.07.2022
здоровьеВо-первых, ученые разработали инструмент искусственного интеллекта, который поможет врачам различать инфекционные заболевания
Дина Тереза| 28.08.2022
scienceDART — это «важный шаг» на долгом пути к функциональной планетарной защите
Крис Янг| 01.11.2022
Еще новости
культура
Около гробницы Тутанхамона обнаружены более 100 мумий и пирамида царицы
Нергис Фиртина| 17.11.2022
инновации
Чемпионат мира по футболу FIFA в Катаре: стадионы AC показывают, как технологии влияют на спорт
Баба Тамим| 21.10.2022
наука
Метеорит возрастом 4,6 миллиарда лет, упавший на Землю, разгадывает тайну воды на нашей планете
Дина Тереза| 17.11.2022
Объяснение теории относительности простыми словами — Astrogeekz
«Теория относительности» — это обобщенный термин, используемый для двух различных классов теорий, данных Альбертом Эйнштейном, а именно специальной теории относительности, и общей теории относительности.
Общая теория относительности была первоначально опубликована Альбертом Эйнштейном в 19 году.15. До общей теории относительности считалось, что гравитация — это «сила», действующая между объектами, имеющими массу. Однако общая теория относительности Эйнштейна изменила этот взгляд на гравитацию. Согласно общей теории относительности, наша Вселенная состоит из 3 пространственных измерений + 1 временного измерения. Вместе эти измерения образуют четырехмерный континуум, известный как ткань пространства-времени. Объекты, имеющие массу, создают кривизну пространственно-временной ткани. Это искривление пространства-времени отвечает за гравитацию!
Искривление пространства-времени вокруг Земли (Изображение: НАСА)
Эйнштейн опубликовал специальную теорию относительности в 1905 году (до общей теории относительности). Специальная теория относительности применяется к объектам, которые движутся со скоростью, сравнимой со скоростью света. Следует отметить, что специальная теория относительности не включает гравитацию.
Чтобы включить гравитацию, Эйнштейн разработал свою общую теорию относительности. Следовательно, общую теорию относительности можно рассматривать как расширение специальной теории относительности.
Специальная теория относительности
Прежде чем идти дальше, нужно сначала понять, что движение относительно. Например, представьте, что вы стоите на пешеходной дорожке и видите, как автобус проезжает по дороге с некоторой постоянной скоростью «v». Теперь, что касается людей в автобусе, каждый из них находится в покое относительно друг друга. Но для вас все они движутся вместе с автобусом с некоторой скоростью «v». Человек, который кажется неподвижным наблюдателю в одной системе отсчета, не обязательно может казаться неподвижным другому наблюдателю в другой системе отсчета. Следовательно, движение не абсолютно, а относительно.
Для человека вне автобуса все внутри автобуса кажутся движущимися.
Для людей внутри автобуса все находятся в состоянии покоя w.
r.t. друг друга.
Это относится ко всем существам во Вселенной, кроме света. Скорость света в вакууме является универсальной константой и остается неизменной во всех системах отсчета. Это один из важнейших постулатов специальной теории относительности. Второй постулат утверждает, что законы физики остаются неизменными во всех неускоряющихся системах отсчета. Эти два постулата и некоторая сложная математика (которую мы пропустим) приводят к некоторым интересным следствиям. Прежде чем рассматривать эти последствия, давайте сначала разберемся, что такое Преобразование Лоренца.
Преобразование Лоренца
Так как скорость света должна оставаться одинаковой во всех системах отсчета, необходимо, чтобы координаты длины и времени в движущейся системе отсчета изменялись. Связь между пространственными и временными координатами между двумя системами отсчета, находящимися в относительном движении, задается преобразованием Лоренца.
Рассмотрим событие в системе отсчета S, имеющей пространственно-временные координаты (x, y, z, t) и пространственно-временные координаты (x’, y’, z’, t’) в другой системе отсчета S’ движущихся со скоростью ‘v’ в направлении X относительно S.
Тогда эти координаты связаны следующим образом:
, где ϒ (гамма) — коэффициент Лоренца, заданный формулой
Это в равной степени верно для направлений Y и Z, если движение происходит вдоль осей Y и Z соответственно. Используя преобразование Лоренца, можно получить ряд следствий специальной теории относительности, таких как замедление времени, сокращение длины, релятивистское сложение скоростей и т. д.
1. Замедление времени:
Согласно специальной теории относительности скорость света ‘c’ ограничение максимальной скорости. По мере того, как вы приближаетесь к скорости света, время в вашей системе отсчета замедляется. Это можно выразить как
Δt’ = ϒ Δt где
где Δt’ — время между двумя тактами движущихся часов, Δt — время между двумя тактами для часов в состоянии покоя и
10 Фактор Лоренца, формула которого приведена выше. Можно видеть, что по мере увеличения скорости ‘v’ значение ϒ также увеличивается и, следовательно, также увеличивается Δt’ , т.
е. время замедляется по мере увеличения скорости. Подставляя v = 99,999% скорости света, получаем, что время между двумя ударами (одна секунда) часов в движущейся системе отсчёта соответствует 224 секундам!
2. Сокращение длины:
Подобно времени, затрагивается даже длина. Длина сокращается в направлении движения рамы. Это можно представить как Δx’ = Δx/ ϒ .
Здесь Δx’ — длина, наблюдаемая наблюдателем в движении относительно объекта и Δx — длина объекта в системе покоя (собственная длина).
Следовательно, по мере увеличения скорости длина укорачивается. Например, космический корабль, движущийся со скоростью 86,5% скорости света, для стационарного наблюдателя сжался бы до половины своей длины из-за сокращения длины (Примечание: его другие размеры не изменятся. Размер только в направлении движения изменится). быть затронутым.)
3. Релятивистское сложение скоростей:
Вы должны знать, что когда две машины движутся со скоростями v 1 и v 2 соответственно в одном и том же направлении , человек в машине 1 увидит движение машины 2 со скоростью (v 2 – v 1 ) .
Если автомобили движутся в направлении, противоположном , то относительная скорость будет равна (v 2 + v 1 ) .
Это означает, что если два космических корабля движутся со скоростью 99% скорости света в противоположных направлениях , то человек на одном космическом корабле должен видеть другой космический корабль, движущийся со скоростью (v 2 + v 1 ) т.е. (99% + 99%) скорости света что равно 198% скорости света. Это невозможно, потому что скорость света не может быть превышена. Специальная теория относительности решает эту проблему. Согласно специальной теории относительности, относительная скорость между двумя системами отсчета определяется как:
Подставив 0,99c (99% скорости света) для v 1 и v 2 , мы получим относительную скорость как u = 0,99995 c , что меньше скорости света.
Когда V 1 и V 2 гораздо меньше по сравнению со скоростью света, знаменатель исчезает и только числитель (V 2 + V 1 + V 1 971) Но на скоростях, близких к скорости света, знаменатель имеет существенное значение и его нельзя игнорировать.
4. Эквивалентность массы и энергии:
Другим важным следствием специальной теории относительности является то, что энергия и масса эквивалентны. Объект в состоянии покоя с массой m o имеет запас энергии m o c 2 , где c — скорость света. Подобно соотношению массы и энергии (E o = m o c 2 ), соотношение энергия-импульс связывает полную энергию тела с его массой покоя (m o ) и импульсом (p). следующим образом:
E
2 = P 2 C 2 + (M O C 2 ) 2
для частиц, такие как Photons (частицы Light), Restry Mastry Mastry, LIGHT), ROTS
.
, уравнение сводится к E = pc, что означает, что энергия, связанная с фотонами, возникает из-за их импульса.
Вот некоторые из наиболее важных следствий специальной теории относительности. Теперь давайте перейдем к общей теории относительности.
Общая теория относительности
Общая теория относительности описывает гравитацию как искривление пространства-времени. Общая теория относительности предсказывала существование черных дыр и их свойства еще до того, как они были обнаружены. Общая теория относительности основана на уравнениях поля Эйнштейна, которые нелинейны и очень трудно решаются. Согласно общей теории относительности, объекты, обладающие массой, искривляют ткань пространства-времени. Больше масса, больше изгиб. Общая теория относительности приводит к ряду следствий, которые обсуждаются ниже.
1. Замедление времени:
Замедление времени происходит не только из-за высоких скоростей, но и из-за гравитации. Время замедляется в присутствии гравитационного поля.
Замедление времени из-за силы тяжести можно представить как:
Здесь To — время, измеренное в гравитационном поле, а T — время, измеренное вдали от гравитационного поля. Приведенное уравнение показывает, что чем больше масса тела, тем больше замедление времени. Удивительно отметить, что замедление времени в черной дыре настолько велико, что время останавливается на ее горизонте событий. Замедление времени в гравитационном поле также приводит к явлению, известному как гравитационное красное смещение. Обнаружено, что свет, путешествующий вне гравитационного колодца, смещается в красную сторону (его длина волны увеличивается), если наблюдать его из точки в более низком гравитационном поле.
2. Гравитационное линзирование:
Мы знаем, что пространство-время искривляется вокруг массивных объектов. Согласно общей теории относительности свет следует за искривлением пространства-времени. В результате свет огибает массивные объекты. Преломление света вокруг тяжелых объектов, таких как галактики, квазары, скопления галактик и т.
д., заставляет их вести себя как линзы.
Гравитационное линзирование скоплением галактик (Изображение: STScI, Источник: Wikimedia Commons)
Как видно на рисунке выше, белая стрелка показывает путь света, исходящего от фоновой галактики. Свет, исходящий от фоновой галактики, огибает скопление галактик между Землей и фоновой галактикой (подобно линзе), и мы видим многочисленные изображения фоновой галактики. Оранжевая стрелка показывает видимое положение фоновой галактики. Это явление называется гравитационное линзирование .
3. Гравитационные волны:
Гравитационные волны — это рябь в пространстве-времени, движущаяся со скоростью, равной скорости света. Эйнштейн предсказал их существование за 100 лет до того, как они были обнаружены в 2016 году командой Advanced LIGO из двух сливающихся черных дыр на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет.
Многочисленные другие наблюдения гравитационных волн, исходящих от слияния черных дыр, а также слияния нейтронных звезд, были сделаны после первого, тем самым подтвердив их существование.