Классикалык физика кайсы бир байкоочу кайсы жерде болбосун, убакытты жана масштабды өлчөөдө бирдей жыйынтыктарды алат деген пикирде. Салыштырмалуулук принциби байкоочулар ар кандай натыйжаларды ала аларын айтат жана мындай бурмалоолор «релятивисттик эффекттер» деп аталат. Жарыктын ылдамдыгына жакындаганда Ньютон физикасы четтеп кетет.
Жарыктын ылдамдыгы
1881-жылы жарыктын ылдамдыгын өлчөгөн илимпоз А. Мишельсон бул жыйынтыктар радиация булагынын кыймылынын ылдамдыгынан көз каранды эмес экенин түшүнгөн. менен бирге Е. В. Морли Мишельсон 1887-жылы дагы бир эксперимент жүргүзүп, андан кийин бүткүл дүйнөгө айкын болду: өлчөө кайсы багытта жүргүзүлбөсүн, жарыктын ылдамдыгы бардык жерде жана дайыма бирдей. Бул изилдөөлөрдүн натыйжалары ошол кездеги физиканын идеяларына карама-каршы келген, анткени жарык белгилүү бир чөйрөдө (эфирде) кыймылдаса, ал эми планета бир чөйрөдө кыймылдаса, ар кандай багыттагы өлчөөлөр бирдей болушу мүмкүн эмес.
Кийинчерээк француз математиги, физиги жана астроному Жюль Анри Пуанкаре салыштырмалуулук теориясынын негиздөөчүлөрүнүн бири болгон. Ал Лоренц теориясын иштеп чыккан, ага ылайык барэфир кыймылсыз, ошондуктан ага салыштырмалуу жарыктын ылдамдыгы булактын ылдамдыгына көз каранды эмес. Кыймылдуу эталондук алкактарда галилеялык эмес, Лоренц өзгөртүүлөр аткарылат (ошого чейин Ньютон механикасында Галилеялык өзгөртүүлөр кабыл алынган). Мындан ары Галилеялык трансформациялар төмөнкү (жарык ылдамдыгына салыштырмалуу) ылдамдыкта башка инерциялык санақ алкагына өткөндө Лоренц трансформацияларынын өзгөчө учуру болуп калды.
Эфирди жокко чыгаруу
Узундуктун жыйрылышынын релятивисттик эффектиси, Лоренц жыйрылуусу деп да аталат, байкоочу үчүн ага салыштырмалуу кыймылдаган объекттердин узундугу кыскараак болот.
Альберт Эйнштейн салыштырмалуулук теориясына олуттуу салым кошкон. Ал ошол мезгилге чейин бардык физиктердин ой жүгүртүүсүндө жана эсептөөлөрүндө болгон «эфир» сыяктуу терминди толугу менен жокко чыгарып, мейкиндик менен убакыттын касиеттери жөнүндөгү бардык түшүнүктөрдү кинематикага өткөргөн.
Эйнштейндин эмгеги жарык көргөндөн кийин Пуанкаре бул темада илимий эмгек жазууну гана токтотпостон, анын бир дагы эмгегинде кесиптешинин атын атаган эмес, анын теориясына шилтеме жасалган бир гана учурду эске албаганда. фотоэлектрдик эффект. Пуанкаре эфирдин касиеттерин талкуулоону улантып, Эйнштейндин ар кандай басылмаларын четке кагып, ошол эле учурда эң улуу илимпозго урмат-сый менен мамиле кылып, атүгүл Цюрихтеги Жогорку Политехникалык мектептин администрациясы Эйнштейнди чакыргысы келгенде ага жаркыраган күбөлүк берген. окуу жайынын профессору болууга.
Салыштырмалык
Жада калса физика жана математика менен таптакыр карама-каршы келгендердин көбү, жок дегенде жалпысынан алганда, салыштырмалуулук теориясы эмне, анткени ал илимий теориялардын эң белгилүүсү. Анын постулаттары убакыт жана мейкиндик жөнүндөгү кадимки идеяларды жок кылат, жана бардык мектеп окуучулары салыштырмалуулук теориясын окушса да, аны толугу менен түшүнүү үчүн формулаларды билүү жетиштүү эмес.
Убакыттын кеңейүү эффектиси үндөн ылдам учуучу учак менен экспериментте сыналды. Борттогу так атомдук сааттар кайтып келгенден кийин секунданын бир бөлүгүнө артка кете баштады. Эгерде эки байкоочу болсо, алардын бири ордунда туруп, экинчиси биринчисине салыштырмалуу кандайдыр бир ылдамдыкта кыймылдаса, токтоп турган байкоочунун убактысы тезирээк өтөт, ал эми кыймылдап жаткан объект үчүн мүнөт бир аз созулат. узунураак. Бирок, кыймылдап жаткан байкоочу артка кайрылып, убакытты текшерүүнү чечсе, анын сааты биринчисине караганда бир аз азыраак көрүнүп калат. Башкача айтканда, мейкиндик масштабында бир топ чоң аралыкты басып өткөндүктөн, ал кыймылдап жатып азыраак убакыт "жашаган".
Жашоодогу релятивисттик эффекттер
Көпчүлүк релятивисттик эффекттер жарыктын ылдамдыгына жеткенде же ага жакындаганда гана байкалат деп ишенишет жана бул чындык, бирок сиз аларды космостук кемеңизди чачыратуу менен гана байкай аласыз. Physical Review Letters илимий журналынын беттеринен шведдердин теориялык иштери жөнүндө окуй аласыз.окумуштуулар. Алар релятивисттик эффекттер жөнөкөй унаанын аккумуляторунда да бар экенин жазышкан. Процесс коргошун атомдорунун электрондорунун тез кыймылынын эсебинен мүмкүн болот (айтмакчы, алар терминалдардагы чыңалуунун көпчүлүгүнүн себеби болуп саналат). Бул ошондой эле коргошун менен калайдын окшоштугуна карабастан, калайдан жасалган батареялар эмне үчүн иштебей турганын түшүндүрөт.
Fancy Metals
Атомдордогу электрондордун айлануу ылдамдыгы кыйла төмөн, ошондуктан салыштырмалуулук теориясы жөн эле иштебейт, бирок кээ бир өзгөчөлүктөр бар. Эгерде сиз мезгилдик таблица боюнча ары-бери жыла берсеңиз, анда коргошундан да оор элементтер бар экени айкын болот. Ядролордун чоң массасы электрондордун ылдамдыгын жогорулатуу менен тең салмакталат жана ал тургай жарыктын ылдамдыгына жакындай алат.
Эгер бул жагын салыштырмалуулук теориясы тарабынан карасак, бул учурда электрондор абдан чоң массага ээ болушу керек экени айкын болот. Бул бурчтук импульсту сактоонун жалгыз жолу, бирок орбитал радиус боюнча кичирейет жана бул чындап эле оор металл атомдорунда байкалат, бирок "жай" электрондордун орбиталдары өзгөрбөйт. Бул релятивисттик эффект регулярдуу, сфералык симметриялуу формага ээ болгон s-орбиталдардагы кээ бир металлдардын атомдорунда байкалат. Салыштырмалуулук теориясынын натыйжасында сымап бөлмө температурасында суюк агрегация абалына ээ болот деп эсептелет.
Космоско саякат
Космостогу объекттер бири-бириненэбегейсиз алыстыкта жана жарык ылдамдыгы менен кыймылдаганда да, аларды жеңүү үчүн абдан көп убакыт талап кылынат. Мисалы, бизге эң жакын жылдыз болгон Альфа Центавриге жетүү үчүн жарык ылдамдыгы менен космостук кемеге төрт жыл, ал эми коңшу галактикабызга, Чоң Магеллан булутуна жетүү үчүн 160 000 жыл керек.
Альфа Центавриге жана артка учуу дагы деле мүмкүн, анткени ал болгону сегиз жыл талап кылынат, ал эми убакыттын кеңейүү таасирин сезген кеменин тургундары үчүн бул мөөнөт бир топ азыраак болот, бирок кошуна галактикага сапардан кайтып келген космонавттар планетада үч жүз жыйырма миң жыл өткөнүн жана адамзат цивилизациясынын эчак эле жок болушу мүмкүн экенин көрүшөт. Ошентип, релятивисттик эффекттер адамдарга убакыт аркылуу саякаттоого мүмкүнчүлүк берет. Бул космос мейкиндигин изилдөөнүн негизги көйгөйлөрүнүн бири болуп эсептелет, анткени кайтууга жол жок болсо, космос мейкиндигин басып алуунун эмне кереги бар?
Башка аракеттер
Белгилүү убакыттын кеңейүүсүнөн тышкары релятивисттик Доплер эффектиси да бар, ага ылайык, эгерде толкундардын булагы кыймылдай баштаса, анда бул кыймылды көздөй тараган толкундар байкоочу тарабынан «кысылган» катары кабыл алынат., жана толкун узундугун алып салууга карай көбөйөт.
Бул көрүнүш ар кандай толкундар үчүн мүнөздүү, ошондуктан аны күнүмдүк жашоодогу үн мисалында байкоого болот. Үн толкунунун кыскарышын адам кулагы тондун жогорулашы катары кабыл алат. Ошентип,поезддин же вагондун сигналы алыстан угулганда ал төмөн, ал эми поезд үн чыгарып жатканда байкоочунун жанынан өтүп кетсе, жакындаган учурда анын бийиктиги жогору болот, бирок объекттер теңдеши менен жана поезд алыстай баштайт, тон кескин төмөндөйт жана андан ары төмөнкү ноталарда уланат.
Бул релятивисттик эффекттер кабыл алуучу жана булак жылгандагы жыштыктын өзгөрүшүнүн классикалык аналогуна, ошондой эле релятивисттик убакыттын кеңейишине байланыштуу.
Магнитизм жөнүндө
Башка нерселер менен катар заманбап физиктер магнит талаасын релятивисттик эффект катары көбүрөөк талкуулап жатышат. Бул чечмелөө боюнча, магнит талаасы өз алдынча физикалык материалдык нерсе эмес, ал тургай электромагниттик талаанын көрүнүштөрүнүн бири да эмес. Салыштырмалуулук теориясынын көз карашы боюнча магнит талаасы электр талаасынын өтүшүнө байланыштуу чекиттик заряддардын айланасында мейкиндикте пайда болуучу процесс.
Бул теориянын жактоочулары эгерде С (жарыктын вакуумдагы ылдамдыгы) чексиз болсо, анда ылдамдыкта өз ара аракеттешүүлөрдүн таралышы да чексиз болмок жана натыйжада магнетизмдин эч кандай көрүнүштөрү пайда боло албайт деп эсептешет.
