Πώς λειτουργεί η ειδική σχετικότητα
Οι μετασχηματισμοί Lorentz είναι ένα σύνολο εξισώσεων που περιγράφουν τον τρόπο με τον οποίο οι συντεταγμένες ενός γεγονότος στο διάστημα και το χρόνο αλλάζουν όταν βλέπουν από διαφορετικά πλαίσια αναφοράς. Οι μετασχηματισμοί Lorentz δείχνουν ότι ο χώρος και ο χρόνος δεν είναι απόλυτοι, αλλά είναι αντίθετα σε σχέση με τον παρατηρητή.
διαστολή χρόνου είναι ένα φαινόμενο που συμβαίνει όταν ένα ρολόι κινείται σε σχέση με έναν παρατηρητή. Το κινούμενο ρολόι φαίνεται να τρέχει πιο αργά από ένα ρολόι που βρίσκεται σε κατάσταση ηρεμίας. Η διαστολή του χρόνου είναι συνέπεια του γεγονότος ότι η ταχύτητα του φωτός είναι η ίδια για όλους τους παρατηρητές.
Σύάση μήκους είναι ένα φαινόμενο που συμβαίνει όταν ένας κυβερνήτης κινείται σε σχέση με έναν παρατηρητή. Ο κινούμενος κυβερνήτης φαίνεται να είναι μικρότερος από έναν κυβερνήτη που βρίσκεται σε κατάσταση ηρεμίας. Η συστολή του μήκους είναι επίσης συνέπεια του γεγονότος ότι η ταχύτητα του φωτός είναι η ίδια για όλους τους παρατηρητές.
ισοδυναμία μαζικής ενέργειας είναι μια αρχή που δηλώνει ότι η μάζα και η ενέργεια είναι ισοδύναμα. Αυτό σημαίνει ότι οτιδήποτε με μάζα μπορεί να μετατραπεί σε ενέργεια, και οτιδήποτε με ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε μάζα. Το πιο διάσημο παράδειγμα ισοδυναμίας μαζικής ενέργειας είναι η πυρηνική βόμβα, η οποία απελευθερώνει μια τεράστια ποσότητα ενέργειας όταν μια μικρή ποσότητα μάζας μετατρέπεται σε ενέργεια.
Η ειδική σχετικότητα είναι μία από τις σημαντικότερες και επιτυχημένες θεωρίες στη φυσική. Έχει δοκιμαστεί εκτενώς και ποτέ δεν έχει βρεθεί ότι είναι λάθος. Η ειδική σχετικότητα είναι απαραίτητη για την κατανόηση του σύμπαντος στο πιο θεμελιώδες επίπεδο.
Εδώ είναι μια απλοποιημένη εξήγηση για το πώς λειτουργεί η ειδική σχετικότητα:
1. Φανταστείτε ότι βρίσκεστε σε ένα τρένο που κινείται με σταθερή ταχύτητα. Κοιτάζετε έξω από το παράθυρο και δείτε ένα δέντρο που βρίσκεται δίπλα στα κομμάτια. Καθώς περνάτε το δέντρο, το βλέπετε για μικρότερο χρονικό διάστημα από ό, τι αν στέκεστε ακίνητοι. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το φως από το δέντρο πρέπει να ταξιδέψει σε μεγαλύτερη απόσταση για να φτάσει στα μάτια σας όταν κινείστε από ό, τι όταν στέκεστε ακίνητα.
2. Τώρα φανταστείτε ότι βρίσκεστε σε ένα διαστημόπλοιο που κινείται με πολύ υψηλή ταχύτητα, κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Κοιτάζετε έξω από το παράθυρο και δείτε ένα αστέρι που είναι ένα εκατομμύριο έτη φωτός μακριά. Καθώς περνάτε το αστέρι, το βλέπετε για το ίδιο χρονικό διάστημα σαν να στέκεστε ακίνητοι. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το φως από το αστέρι πρέπει να ταξιδέψει στην ίδια απόσταση για να φτάσετε στα μάτια σας, είτε κινείτε είτε στέκεστε ακίνητα.
3. Αυτή είναι η ουσία της ειδικής σχετικότητας:η ταχύτητα του φωτός είναι η ίδια για όλους τους παρατηρητές, ανεξάρτητα από την πρότασή τους. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει απόλυτο πλαίσιο αναφοράς και ότι όλη η κίνηση είναι σχετική.
Η ειδική σχετικότητα έχει ορισμένες επιπτώσεις, όπως:
* Χρόνος διαστολής:Τα κινούμενα ρολόγια τρέχουν πιο αργά από τα ακίνητα ρολόγια.
* Σύάση μήκους:Τα κινούμενα αντικείμενα είναι μικρότερα από τα σταθερά αντικείμενα.
* Η ισοδυναμία μαζικής ενέργειας:η μάζα και η ενέργεια είναι ισοδύναμες και μπορούν να μετατραπούν μεταξύ τους.
* Το σύμπαν επεκτείνεται:οι γαλαξίες απομακρύνονται μεταξύ τους και το σύμπαν γίνεται όλο και μεγαλύτερο.
Η ειδική σχετικότητα είναι μια θεμελιώδη θεωρία της φυσικής που έχει φέρει επανάσταση στην κατανόησή μας για το σύμπαν.
