Klasiskā fizika uzskata, ka jebkurš novērotājs neatkarīgi no atrašanās vietas saņems vienādus rezultātus laika un apjoma mērījumos. Relativitātes princips nosaka, ka novērotāji var iegūt dažādus rezultātus, un šādus izkropļojumus sauc par "relativistiskajiem efektiem". Tuvojoties gaismas ātrumam, Ņūtona fizika paiet malā.
Gaismas ātrums
Zinātnieks A. Miķelsons, kurš 1881. gadā mērīja gaismas ātrumu, saprata, ka šie rezultāti nebūs atkarīgi no ātruma, ar kādu kustas starojuma avots. Kopā ar E. V. Morlijs Miķelsons 1887. gadā veica vēl vienu eksperimentu, pēc kura visai pasaulei kļuva skaidrs: neatkarīgi no tā, kurā virzienā tiek veikts mērījums, gaismas ātrums visur un vienmēr ir vienāds. Šo pētījumu rezultāti bija pretrunā ar tā laika fizikas priekšstatiem, jo, ja gaisma pārvietojas noteiktā vidē (ēterī), un planēta pārvietojas tajā pašā vidē, mērījumi dažādos virzienos nevar būt vienādi.
Vēlāk franču matemātiķis, fiziķis un astronoms Žils Anrī Puankarē kļuva par vienu no relativitātes teorijas pamatlicējiem. Viņš izstrādāja Lorenca teoriju, saskaņā ar kuru esošieēteris ir nekustīgs, tāpēc gaismas ātrums attiecībā pret to nav atkarīgs no avota ātruma. Kustīgos atskaites rāmjos tiek veiktas Lorenca transformācijas, nevis Galilejas (Galiles transformācijas, kas līdz tam pieņemtas Ņūtona mehānikā). No šī brīža Galilejas transformācijas ir kļuvušas par īpašu Lorenca transformāciju gadījumu, pārejot uz citu inerciālu atskaites sistēmu ar mazu (salīdzinot ar gaismas ātrumu) ātrumu.
Ētera atcelšana
Garuma saraušanās relativistiskais efekts, ko sauc arī par Lorenca kontrakciju, ir tāds, ka novērotājam objektiem, kas pārvietojas attiecībā pret viņu, būs mazāks garums.
Alberts Einšteins sniedza nozīmīgu ieguldījumu relativitātes teorijā. Viņš pilnībā atcēla tādu terminu kā "ēteris", kas līdz tam bija klāt visu fiziķu argumentācijā un aprēķinos, un visus telpas un laika īpašību jēdzienus viņš pārnesa uz kinemātiku.
Pēc Einšteina darbu publicēšanas Puankarē ne tikai pārtrauca rakstīt zinātniskus rakstus par šo tēmu, bet arī nevienā no saviem darbiem neminēja sava kolēģa vārdu, izņemot vienīgo gadījumu, kad atsaucas uz teoriju fotoelektriskais efekts. Puankārs turpināja apspriest ētera īpašības, kategoriski noliedzot jebkādas Einšteina publikācijas, lai gan tajā pašā laikā viņš ar cieņu izturējās pret lielāko zinātnieku un pat sniedza viņam izcilu liecību, kad Cīrihes Augstākās Politehniskās skolas administrācija vēlējās uzaicināt Einšteinu. kļūt par profesoru izglītības iestādē.
Relativitāte
Pat daudzi no tiem, kas ir pilnīgi pretrunā ar fiziku un matemātiku, vismaz vispārīgi, par to, kas ir relativitātes teorija, jo tā, iespējams, ir visslavenākā no zinātniskajām teorijām. Tās postulāti iznīcina parastos priekšstatus par laiku un telpu, un, lai gan visi skolēni mācās relativitātes teoriju, nepietiek tikai zināt formulas, lai to saprastu pilnībā.
Laika dilatācijas efekts tika pārbaudīts eksperimentā ar virsskaņas lidmašīnu. Precīzie atompulksteņi uz kuģa pēc atgriešanās sāka atpalikt par sekundes daļu. Ja ir divi novērotāji, no kuriem viens stāv uz vietas, bet otrs pārvietojas ar zināmu ātrumu attiecībā pret pirmo, nekustīgajam novērotājam laiks paies ātrāk, un kustīgajam objektam minūte ilgs nedaudz. ilgāk. Tomēr, ja kustīgais novērotājs nolems atgriezties un pārbaudīt laiku, izrādīsies, ka viņa pulkstenis rāda nedaudz mazāk nekā pirmais. Tas ir, nobraucot daudz lielāku attālumu kosmosa mērogā, viņš pārvietojoties "dzīvoja" mazāk laika.
Relativistiskie efekti dzīvē
Daudzi uzskata, ka relativistiskus efektus var novērot tikai tad, kad tiek sasniegts gaismas ātrums vai tuvojas tam, un tā ir taisnība, taču jūs varat tos novērot ne tikai izkliedējot savu kosmosa kuģi. Zinātniskā žurnāla Physical Review Letters lappusēs var lasīt par zviedru teorētisko darbu.zinātnieki. Viņi rakstīja, ka relativistiskie efekti ir pat vienkāršā automašīnas akumulatorā. Process ir iespējams, pateicoties svina atomu elektronu straujai kustībai (starp citu, tie izraisa lielāko daļu sprieguma spailēs). Tas arī izskaidro, kāpēc, neskatoties uz svina un alvas līdzībām, alvas akumulatori nedarbojas.
Fancy Metals
Elektronu griešanās ātrums atomos ir diezgan zems, tāpēc relativitātes teorija vienkārši nedarbojas, taču ir daži izņēmumi. Ja jūs virzāties arvien tālāk pa periodisko tabulu, kļūst skaidrs, ka tajā ir diezgan daudz elementu, kas ir smagāki par svinu. Liela kodolu masa tiek līdzsvarota, palielinot elektronu ātrumu, un tā var pat pietuvoties gaismas ātrumam.
Ja aplūkojam šo aspektu no relativitātes teorijas puses, kļūst skaidrs, ka elektroniem šajā gadījumā ir jābūt milzīgai masai. Tas ir vienīgais veids, kā saglabāt leņķisko impulsu, bet orbitāle saruks gar rādiusu, un tas patiešām ir novērojams smago metālu atomos, bet "lēno" elektronu orbitāles nemainās. Šis relativistiskais efekts ir novērojams dažu metālu atomos s-orbitālēs, kurām ir regulāra, sfēriski simetriska forma. Tiek uzskatīts, ka relativitātes teorijas rezultātā dzīvsudrabam istabas temperatūrā ir šķidrs agregācijas stāvoklis.
Kosmosa ceļojumi
Kosmosā esošie objekti atrodas viens no otralielos attālumos, un pat pārvietojoties ar gaismas ātrumu, būs nepieciešams ļoti ilgs laiks, lai tos pārvarētu. Piemēram, lai sasniegtu mums tuvāko zvaigzni Alfa Centauri, kosmosa kuģim ar gaismas ātrumu būs nepieciešami četri gadi, bet, lai sasniegtu mūsu kaimiņu galaktiku, Lielo Magelāna mākoni, būs nepieciešami 160 000 gadu.
Joprojām ir iespēja aizlidot uz Alpha Centauri un atpakaļ, jo tas prasīs tikai astoņus gadus, un kuģa iemītniekiem, kuri izjūt laika paplašināšanās efektu, šis periods būs daudz mazāks, bet plkst. atgriežoties no ceļojuma uz kaimiņu galaktiku, astronauti atklās, ka viņu dzimtajā uz planētas ir pagājuši trīssimt divdesmit tūkstoši gadu un cilvēku civilizācija, iespējams, jau sen ir beigusi pastāvēt. Tādējādi relativistiskie efekti ļauj cilvēkiem ceļot laikā. Tā tiek uzskatīta par vienu no galvenajām kosmosa izpētes problēmām, jo kāda jēga iekarot kosmosu, ja nav iespējas atgriezties?
Citas aktivitātes
Papildus slavenajai laika dilatācijai ir arī relativistiskais Doplera efekts, saskaņā ar kuru, ja viļņu avots sāk kustēties, tad viļņus, kas virzās uz šo kustību, novērotājs uztvers kā "saspiestus", un virzienā uz noņemšanu viļņa garums tiks palielināts.
Šī parādība ir raksturīga jebkuriem viļņiem, tāpēc to var novērot skaņas piemērā ikdienas dzīvē. Skaņas viļņa samazināšanos cilvēka auss uztver kā tonusa paaugstināšanos. Tātad,kad vilciena vai automašīnas signāls ir dzirdams no tālienes, tas ir zemāks, un, ja vilciens paiet garām novērotājam, vienlaikus izdodot skaņu, tad tā augstums būs lielāks tuvošanās brīdī, bet tiklīdz objekti izlīdzinās. un vilciens sāk attālināties, tonis strauji kļūs zemāks un tālāk turpināsies ar zemākām notīm.
Šie relativistiskie efekti ir saistīti ar klasisko analogu frekvences izmaiņām, kad uztvērējs un avots pārvietojas, kā arī relativistiskā laika dilatācija.
Par magnētismu
Cita starpā mūsdienu fiziķi arvien biežāk apspriež magnētisko lauku kā relativistisku efektu. Saskaņā ar šo interpretāciju magnētiskais lauks nav neatkarīga fiziska materiāla vienība, tā pat nav viena no elektromagnētiskā lauka izpausmēm. Magnētiskais lauks no relativitātes teorijas viedokļa ir tikai process, kas notiek telpā ap punktveida lādiņiem elektriskā lauka pārneses dēļ.
Šīs teorijas piekritēji uzskata, ka, ja C (gaismas ātrums vakuumā) būtu bezgalīgs, tad arī mijiedarbības izplatīšanās ātrumā būtu neierobežota, un rezultātā nevarētu rasties magnētisma izpausmes.
