1905-жылы Альберт Эйнштейн өзүнүн салыштырмалуулук теориясын жарыялаган, ал бизди курчап турган дүйнө жөнүндөгү илимдин түшүнүгүн бир аз өзгөрткөн. Анын божомолдорунун негизинде релятивисттик массанын формуласы алынды.
Өзгөчө салыштырмалуулук
Бардык нерсе бири-бирине салыштырмалуу кыймылдаган системаларда ар кандай процесстер бир аз башкача жүрөт. Тактап айтканда, бул, мисалы, ылдамдыктын өсүшү менен массасынын өсүшү менен көрсөтүлөт. Эгерде системанын ылдамдыгы жарыктын ылдамдыгынан алда канча аз болсо (υ << c=3 108), анда бул өзгөрүүлөр дээрлик байкалбайт, анткени алар нөлгө жакын болот. Бирок кыймылдын ылдамдыгы жарыктын ылдамдыгына жакын болсо (мисалы, анын ондон бирине барабар), анда дененин массасы, анын узундугу жана кандайдыр бир процесстин убактысы сыяктуу көрсөткүчтөр өзгөрөт. Төмөнкү формулаларды колдонуу менен, бул маанилерди кыймылдуу маалымдама алкагында, анын ичинде релятивисттик бөлүкчөнүн массасын эсептөөгө болот.
Бул жерде l0, m0 жана t0 - дененин узундугу, анын массасы жана стационардык системадагы процесс убактысы, жана υ - объекттин ылдамдыгы.
Эйнштейндин теориясына ылайык, эч бир дене жарыктын ылдамдыгынан тез ылдамдай албайт.
Тынчтык массасы
Релятивисттик бөлүкчөнүн тынч массасы жөнүндө маселе так салыштырмалуулук теориясында дененин же бөлүкчөнүн массасы ылдамдыгына жараша өзгөрө баштаганда келип чыгат. Демек, эс алуу массасы – өлчөө учурунда тынч абалда турган (кыймыл жок болгон учурда) дененин массасы, башкача айтканда, анын ылдамдыгы нөлгө барабар.
Дененин релятивисттик массасы кыймылды сүрөттөөдө негизги параметрлердин бири болуп саналат.
Шайкештик принциби
Эйнштейндин салыштырмалуулук теориясы пайда болгондон кийин, бир нече кылымдар бою колдонулган Ньютон механикасын бир аз кайра карап чыгуу талап кылынган, аны мындан ары жарыктын ылдамдыгына окшош ылдамдыкта кыймылдаган эталондук системаларды кароодо колдонууга болбойт. Демек, динамикасынын бардык теңдемелерин Лоренц кайра түзүүлөрүн – дененин координаталарынын же чекиттин өзгөрүшүн жана процесстин инерциалдык саноо системасынын ортосунда өтүүдө убакыттын өзгөрүшүн колдонуу зарыл болгон. Бул кайра түзүүлөрдүн сүрөттөлүшү ар бир инерциялык саноо системасында бардык физикалык мыйзамдардын бирдей жана бирдей иштешине негизделген. Ошентип, табият мыйзамдары таяныч алкагын тандоодон эч кандай көз каранды эмес.
Лоренц кайра курууларынан релятивисттик механиканын негизги коэффициенти туюнтулуп, ал жогоруда сүрөттөлгөн жана α тамгасы деп аталат.
Катташуу принцибинин өзү абдан жөнөкөй - ал кандайдыр бир конкреттүү жагдайда кандайдыр бир жаңы теория менен бирдей натыйжаларды берерин айтат.мурунку. Тактап айтканда, релятивисттик механикада бул жарыктын ылдамдыгынан бир топ азыраак ылдамдыкта классикалык механиканын мыйзамдарынын колдонулушу менен чагылдырылат.
Релятивисттик бөлүкчө
Релятивисттик бөлүкчө – жарыктын ылдамдыгына окшош ылдамдыкта кыймылдаган бөлүкчө. Алардын кыймылы атайын салыштырмалуулук теориясы менен сүрөттөлөт. Жада калса жарык ылдамдыгы менен кыймылдаганда гана бар болушу мүмкүн болгон бөлүкчөлөрдүн тобу бар - булар массасы жок же жөн эле массасы жок бөлүкчөлөр деп аталат, анткени тынч абалда алардын массасы нөлгө барабар, ошондуктан булар эч кандай окшош варианты жок уникалдуу бөлүкчөлөр. -релятивисттик, классикалык механика.
Башкача айтканда, релятивисттик бөлүкчөнүн калган массасы нөлгө барабар болушу мүмкүн.
Эгер анын кинетикалык энергиясын төмөнкү формула менен туюнтулган энергия менен салыштырса болот бөлүкчө релятивисттик деп атоого болот.
Бул формула талап кылынган ылдамдык шартын аныктайт.
Бөлүкчөнүн энергиясы анын тынч энергиясынан да чоң болушу мүмкүн - булар ультрарелятивисттик деп аталат.
Мындай бөлүкчөлөрдүн кыймылын сүрөттөө үчүн жалпы учурда кванттык механика жана кененирээк сүрөттөмө үчүн кванттык талаа теориясы колдонулат.
Көрүнүш
Окшош бөлүкчөлөр (релятивисттик да, ультрарелятивисттик да) табигый түрдө космостук нурланууда, башкача айтканда, булагы Жерден тышкаркы, электромагниттик мүнөздөгү радиацияда гана болот. Алар адам тарабынан жасалма жол менен жаратылган.атайын тездеткичтерде - алардын жардамы менен бөлүкчөлөрдүн бир нече ондогон түрлөрү табылган жана бул тизме дайыма жаңыланып турат. Мындай объект, мисалы, Швейцарияда жайгашкан Чоң Адрон Коллайдери.
β-ажыруу учурунда пайда болгон электрондор да кээде аларды релятивисттик катары классификациялоо үчүн жетиштүү ылдамдыкка жетиши мүмкүн. Электрондун релятивисттик массасын көрсөтүлгөн формулалар аркылуу да табууга болот.
Масса түшүнүгү
Ньютон механикасында масса бир нече милдеттүү касиеттерге ээ:
- Денелердин гравитациялык тартылуусу алардын массасынан келип чыгат, б.а. түздөн-түз ага көз каранды.
- Дененин массасы эталондук системаны тандоого көз каранды эмес жана ал өзгөргөндө өзгөрбөйт.
- Дененин инерциясы анын массасы менен ченелет.
- Эгер дене эч кандай процесстер жүрбөгөн жана жабык системада болсо, анда анын массасы иш жүзүндө өзгөрбөйт (катуу заттар үчүн өтө жай жүрүүчү диффузиялык өткөрүүнү кошпогондо).
- Татаал дененин массасы анын айрым бөлүктөрүнүн массаларынан турат.
Салыштырмалуулуктун принциптери
Галилейлик салыштырмалуулук принциби
Бул принцип релятивисттик эмес механика үчүн формулировкаланган жана төмөнкүчө чагылдырылган: системалар эс алуудабы же кандайдыр бир кыймыл жасайбы, карабастан алардагы бардык процесстер бир эле жол менен жүрөт.
Эйнштейндин салыштырмалуулук принциби
Бул принцип эки постулатка негизделген:
- Галилейдин салыштырмалуулук принцибибул учурда да колдонулат. Башкача айтканда, ар кандай КОдо жаратылыштын бардык мыйзамдары бирдей иштейт.
- Жарыктын ылдамдыгы жарык булагынын жана экрандын (жарык кабылдагыч) ылдамдыгына карабастан, такыр дайым жана бардык маалымдама системаларында бирдей. Бул фактыны далилдөө үчүн бир катар эксперименттер жүргүзүлүп, алар баштапкы божомолду толугу менен тастыктады.
Релятивисттик жана Ньютондук механикада масса
Ньютон механикасынан айырмаланып, релятивисттик теорияда масса материалдын көлөмүнүн өлчөмү боло албайт. Ооба, жана релятивисттик массанын өзү дагы кеңири түрдө аныкталып, мисалы, массасы жок бөлүкчөлөрдүн болушун түшүндүрүүгө мүмкүндүк берет. Релятивисттик механикада массага эмес, энергияга өзгөчө көңүл бурулат – башкача айтканда, кандайдыр бир денени же элементардык бөлүкчөлөрдү аныктоочу негизги фактор анын энергиясы же импульсу болуп саналат. Импульсту төмөнкү формула менен тапса болот
Бирок бөлүкчөнүн калган массасы абдан маанилүү мүнөздөмөсү болуп саналат - анын мааниси өтө кичинекей жана туруксуз сан, ошондуктан өлчөөлөр максималдуу ылдамдыкта жана тактыкта жүргүзүлөт. Бөлүктүн калган энергиясын төмөнкү формула аркылуу табууга болот
- Ньютондун теорияларына окшош, изоляцияланган системада дененин массасы туруктуу, башкача айтканда убакыттын өтүшү менен өзгөрбөйт. Ал бир КОдон экинчисине өткөндө да өзгөрбөйт.
- Инерциянын өлчөмү таптакыр жоккыймылдуу дене.
- Кыймылдагы дененин релятивисттик массасы ага тартылуу күчтөрүнүн таасири менен аныкталбайт.
- Эгер дененин массасы нөлгө барабар болсо, анда ал жарык ылдамдыгы менен кыймылдашы керек. Тескерисинче, жарыктын ылдамдыгына массасы жок бөлүкчөлөр гана жете албайт.
- Релятивисттик бөлүкчөнүн жалпы энергиясы төмөнкү туюнтманы колдонуу менен мүмкүн:
Массанын мүнөзү
Илимде кандайдыр бир мезгилге чейин кандайдыр бир бөлүкчөнүн массасы электромагниттик табияттан келип чыгат деп эсептелип келген, бирок азыр бул жол менен анын кичинекей гана бөлүгүн түшүндүрүүгө боло тургандыгы белгилүү болду - негизги салымы глюондордон келип чыккан күчтүү өз ара аракеттенүүлөрдүн табияты менен жүргүзүлөт. Бирок бул ыкма табияты али тактала элек ондогон бөлүкчөлөрдүн массасын түшүндүрө албайт.
Релятивисттик массанын өсүшү
Жогоруда сүрөттөлгөн бардык теоремалардын жана мыйзамдардын натыйжасы таң калыштуу болсо да, жетишээрлик түшүнүктүү процессте чагылдырылышы мүмкүн. Эгерде бир дене экинчисине салыштырмалуу кандайдыр бир ылдамдыкта кыймылдаса, анда анын параметрлери жана ичиндеги денелердин параметрлери, эгерде баштапкы дене система болсо, өзгөрөт. Албетте, төмөн ылдамдыкта бул дээрлик байкалбайт, бирок бул эффект дагы эле бар.
Жөнөкөй мисал келтирсек болот - дагы бир поездде 60 км/саат ылдамдыкта бара жаткан убакыттын азайышы. Андан кийин, төмөнкү формула боюнча, параметр өзгөртүү коэффициенти эсептелет.
Бул формула да жогоруда сүрөттөлгөн. Ага бардык маалыматтарды алмаштырсак (c ≈ 1 109 км/саат үчүн), биз төмөнкү натыйжаны алабыз:
Албетте, өзгөртүү өтө кичинекей жана саатты байкалаарлык түрдө өзгөртпөйт.
