نظرية النسبية في لغة بسيطة. نظرية اينشتاين النسبية

STO ، TOE - الاختباء تحت هذه الاختصاراتالجميع على دراية بمصطلح "نظرية النسبية". كل شيء يمكن تفسيره بلغة بسيطة ، حتى بيان العبقرية ، فلا تيأس إذا لم تتذكر دورة الفيزياء المدرسية ، لأن كل شيء في الواقع أبسط بكثير مما يبدو.

أصل النظرية

لذلك ، لنبدأ الدورة التدريبية "نظرية النسبيةdummies. ". نشر ألبرت أينشتاين عمله في عام 1905 ، وأحدث صدى بين العلماء. هذه النظرية تقريبًا تقريبًا سد العديد من الفجوات والتناقضات في الفيزياء في القرن الماضي ، ولكنها ، من بين أمور أخرى ، حولت فكرة المكان والزمان. كان من الصعب تصديق معاصري أينشتاين ، لكن التجارب والأبحاث أكدت فقط كلمات العالم العظيم.

نظرية النسبية لأينشتاين بلغة واضحةشرح ما يعانيه الناس منذ قرون. يمكن أن يطلق عليه أساس كل الفيزياء الحديثة. ومع ذلك ، قبل الاستمرار في الحديث عن نظرية النسبية ، يجب توضيح مسألة المصطلحات. من المؤكد أن الكثيرين ، الذين قرأوا مقالات علمية مشهورة ، صادفوا اختصارين: SRT و GRT. في الواقع ، تعني مفاهيم مختلفة قليلاً. الأول هو نظرية النسبية الخاصة ، والثاني يرمز إلى "النظرية النسبية العامة".

فقط حول المجمع

SRT هي نظرية قديمة ، والتي لاحقًاأصبحت جزءًا من النسبية العامة. يمكنه فقط النظر في العمليات الفيزيائية للأجسام التي تتحرك بسرعة موحدة. يمكن للنظرية العامة أن تصف ما يحدث للأجسام المتسارعة ، وتشرح أيضًا سبب وجود جسيمات الجرافيتون والجاذبية.

إذا كنت بحاجة إلى وصف الحركة وقوانين الميكانيكا ، وأيضًا العلاقة بين المكان والزمان عند الاقتراب من سرعة الضوء - يمكن أن يتم ذلك من خلال نظرية النسبية الخاصة. بكلمات بسيطة ، يمكن تفسير ذلك على النحو التالي: على سبيل المثال ، أعطاك الأصدقاء من المستقبل مركبة فضائية يمكنها الطيران بسرعة عالية. يوجد مدفع على مقدمة سفينة الفضاء ، قادر على إطلاق كل شيء أمامه بالفوتونات.

عندما يتم إطلاق رصاصة ، ثم نسبيًامن السفينة ، تطير هذه الجسيمات بسرعة الضوء ، ولكن منطقيا ، يجب على المراقب الثابت أن يرى مجموع سرعتين (الفوتونات نفسها والسفينة). لكن لا شيء من هذا القبيل. سيرى المراقب فوتونات تتحرك بسرعة 300000 م / ث ، كما لو كانت سرعة السفينة صفرًا.

الشيء هو أنه بغض النظر عن مدى سرعة تحرك الجسم ، فإن سرعة الضوء بالنسبة له هي قيمة ثابتة.

هذا البيان هو الملفت للنظر الرئيسيالاستدلالات المنطقية مثل إبطاء الوقت وتشويهه ، اعتمادًا على كتلة الجسم وسرعته. هذا هو أساس حبكات العديد من أفلام الخيال العلمي والمسلسلات التلفزيونية.

النظرية النسبية العامة

بعبارات بسيطة ، يمكنك شرح أكثر ضخامةالنسبية العامة. أولًا ، يجب أن نأخذ في الاعتبار حقيقة أن فضاءنا رباعي الأبعاد. يتم الجمع بين الزمان والمكان في "موضوع" مثل "تواصل الزمكان". هناك أربعة محاور إحداثيات في فضاءنا: x و y و z و t.

لكن الناس لا يستطيعون الإدراك بشكل مباشرأربعة أبعاد ، تمامًا مثل الشخص المسطح الافتراضي الذي يعيش في عالم ثنائي الأبعاد غير قادر على البحث. في الواقع ، عالمنا هو مجرد إسقاط لفضاء رباعي الأبعاد إلى ثلاثي الأبعاد.

حقيقة مثيرة للاهتمام ، وفقا لالنسبية العامة ، الأجسام لا تتغير عندما تتحرك. إن كائنات العالم الرباعي الأبعاد هي في الواقع دائمًا دون تغيير ، وعند التحرك ، تتغير توقعاتها فقط ، والتي نعتبرها تشويهًا للوقت أو نقصًا أو زيادة في الحجم وما إلى ذلك.

تجربة المصعد

حول نظرية النسبية بعبارات بسيطةاقول مع القليل من التفكير التجربة. تخيل أنك في مصعد. بدأ الكشك في التحرك ووجدت نفسك في حالة انعدام الوزن. ماذا حدث؟ يمكن أن يكون هناك سببان: إما أن يكون المصعد في الفضاء ، أو أنه في حالة سقوط حر تحت تأثير جاذبية الكوكب. الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أنه من المستحيل معرفة سبب انعدام الوزن إذا لم تكن هناك طريقة للنظر خارج سيارة المصعد ، أي أن كلا العمليتين تبدو متشابهة.

ربما ، مع تجربة فكرية مماثلة ،توصل ألبرت أينشتاين إلى استنتاج مفاده أنه إذا كان لا يمكن التمييز بين هاتين الحالتين ، فعندئذٍ ، في الواقع ، لا يتم تسريع الجسم تحت تأثير الجاذبية ، إنها حركة موحدة تنحني تحت تأثير جسم ضخم (في هذه الحالة ، كوكب). وبالتالي ، فإن الحركة المتسارعة هي مجرد إسقاط لحركة موحدة في فضاء ثلاثي الأبعاد.

مثال جيد

مثال جيد آخر حول موضوع "النظريةالنسبية للدمى. "هذا ليس صحيحًا تمامًا ، ولكنه بسيط جدًا وواضح. إذا وضعت أي شيء على قماش مشدود ، فإنه يشكل" انحرافًا "،" قمعًا ". ستضطر جميع الأجسام الأصغر إلى تشويه مسارها وفقًا للانحناء الجديد للفضاء وإذا كان الجسم قليل الطاقة ، فقد لا يتغلب على هذا القمع على الإطلاق ، ومع ذلك ، من وجهة نظر الجسم المتحرك نفسه ، يظل المسار مستقيماً ، ولن يشعروا بانحناء الفضاء.

الجاذبية "خفضت"

مع ظهور النسبية العامةلم تعد الجاذبية قوة وهي الآن راضية عن موقع نتيجة بسيطة لانحناء الزمان والمكان. قد تبدو النسبية العامة رائعة ، لكنها نسخة عاملة وتؤكدها التجارب.

يبدو أن الكثير لا يصدق في عالمنايمكن تفسير الأشياء بنظرية النسبية. بعبارات بسيطة ، تسمى مثل هذه الأشياء نتائج النسبية العامة. على سبيل المثال ، تنحني أشعة الضوء التي تطير من مسافة قريبة من الأجسام الضخمة. علاوة على ذلك ، يتم إخفاء العديد من الأشياء من الفضاء البعيد وراء بعضها البعض ، ولكن نظرًا لحقيقة أن أشعة الضوء تنحني حول أجسام أخرى ، فإن الأشياء التي تبدو غير مرئية متاحة لنظرنا (بشكل أكثر دقة ، نظرة التلسكوب). إنه مثل النظر عبر الجدران.

كلما زادت الجاذبية ، كانالوقت يمر على سطح الجسم. هذا لا ينطبق فقط على الأجسام الضخمة مثل النجوم النيوترونية أو الثقوب السوداء. يمكن ملاحظة تأثير تمدد الوقت حتى على الأرض. على سبيل المثال ، أجهزة الملاحة عبر الأقمار الصناعية مجهزة بساعات ذرية عالية الدقة. إنهم يدورون في مدار حول كوكبنا ، والوقت يمر بسرعة أكبر قليلاً هناك. ستجمع المئات من الثانية في اليوم إلى رقم يعطي ما يصل إلى 10 كيلومترات من الخطأ في حساب المسار على الأرض. إنها نظرية النسبية التي تجعل من الممكن حساب هذا الخطأ.

بعبارات بسيطة ، يمكننا أن نضعها على هذا النحو: GR هي قلب العديد من التقنيات الحديثة ، وبفضل أينشتاين ، يمكننا بسهولة العثور على مطعم بيتزا ومكتبة في منطقة غير مألوفة.