Πώς λειτουργεί η ειδική σχετικότητα
Τα βασικά αξιώματα της ειδικής σχετικότητας είναι:
* Οι νόμοι της φυσικής είναι οι ίδιοι για όλους τους παρατηρητές σε ομοιόμορφη κίνηση.
* Η ταχύτητα του φωτός σε ένα κενό είναι η ίδια για όλους τους παρατηρητές, ανεξάρτητα από την κίνηση της πηγής φωτός ή του παρατηρητή.
διαστολή χρόνου
Η διαστολή χρόνου είναι ένα από τα πιο διάσημα αποτελέσματα της ειδικής σχετικότητας. Δηλώνει ότι τα κινούμενα ρολόγια τρέχουν πιο αργά από τα ακίνητα ρολόγια.
$$ \ delta t =\ gamma \ delta t_0 $$
όπου:
* \ (\ Delta t \) είναι η χρονική διαφορά μεταξύ των κινούμενων και σταθερών ρολογιών
* \ (\ Delta t_0 \) είναι η χρονική διαφορά μεταξύ των σταθερών ρολογιών
* \ (\ gamma \) είναι ο lorentz παράγοντας
Ο παράγοντας Lorentz είναι μια μαθηματική έκφραση που εξαρτάται από την ταχύτητα του κινούμενου αντικειμένου. Δίνεται από:
$$ \ gamma =\ frac {1} {\ sqrt {1 - v^2/c^2}} $$
όπου:
* \ (v \) είναι η ταχύτητα του κινούμενου αντικειμένου
* \ (c \) είναι η ταχύτητα του φωτός
Όπως μπορείτε να δείτε από αυτήν την εξίσωση, ο παράγοντας Lorentz αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ταχύτητα του αντικειμένου. Αυτό σημαίνει ότι ο χρόνος περνά πιο αργά για αντικείμενα που κινούνται σε υψηλές ταχύτητες.
Σύάση μήκους
Η συστολή μήκους είναι ένα άλλο αποτέλεσμα της ειδικής σχετικότητας. Δηλώνει ότι τα κινούμενα αντικείμενα είναι μικρότερα από τα σταθερά αντικείμενα.
$$ l =\ frac {l_0} {\ gamma} $$
όπου:
* \ (L \) είναι το μήκος του κινούμενου αντικειμένου
* \ (L_0 \) είναι το μήκος του σταθερού αντικειμένου
* \ (\ gamma \) είναι ο παράγοντας Lorentz
Όπως μπορείτε να δείτε από αυτήν την εξίσωση, ο παράγοντας Lorentz μειώνεται καθώς αυξάνεται το μήκος του αντικειμένου. Αυτό σημαίνει ότι τα αντικείμενα που είναι πολύ μεγάλα επηρεάζονται λιγότερο από τη συστολή μήκους από τα αντικείμενα που είναι σύντομα.
Spacetime
Η ειδική σχετικότητα συνδυάζει το χώρο και το χρόνο σε μια ενιαία οντότητα που ονομάζεται Spacetime. Το Spacetime είναι ένα τετραδιάστατο συνεχές στο οποίο λαμβάνουν χώρα όλα τα γεγονότα.
Το τμήμα του χώρου αποτελείται από τις τρεις διαστάσεις του χώρου:μήκος, πλάτος και ύψος. Το χρονικό μέρος του χωροχρόνου είναι η τέταρτη διάσταση:ώρα.
Ο χωροχρόνος είναι καμπυλωμένος από την παρουσία μάζας και ενέργειας. Όσο περισσότερη μάζα και ενέργεια έχει ένα αντικείμενο, τόσο περισσότερο καμπυλώνει το χωροχρόνο.
Η καμπυλότητα του χωροχρόνου επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο κινούνται τα αντικείμενα. Τα αντικείμενα ταξιδεύουν σε καμπύλες διαδρομές μέσω του χωροχρόνου και η ταχύτητά τους μπορεί να επηρεαστεί από την καμπυλότητα του χωροχρόνου.
Εφαρμογές ειδικής σχετικότητας
Η ειδική σχετικότητα έχει πολλές σημαντικές εφαρμογές, όπως:
* Η ανάπτυξη της ατομικής βόμβας
* Ο σχεδιασμός των επιταχυντών σωματιδίων
* Η ανάπτυξη συστημάτων GPS
* Η μελέτη μαύρων οπών και άλλων αστροφυσικών φαινομένων
Η ειδική σχετικότητα είναι μία από τις σημαντικότερες και επιτυχημένες θεωρίες στη φυσική. Έχει αλλάξει εντελώς την κατανόηση του χώρου και του χρόνου.
