Πώς εκφράζεται η θεωρία της ειδικής σχετικότητας;
Αξιολόγηση:
1. Οι νόμοι της φυσικής είναι οι ίδιοι για όλους τους παρατηρητές σε ομοιόμορφη κίνηση. Αυτό σημαίνει ότι ανεξάρτητα από τη συνεχή ταχύτητα ενός παρατηρητή, οι νόμοι της φυσικής θα ισχύουν πάντα.
2. Η ταχύτητα του φωτός σε ένα κενό (c) είναι η ίδια για όλους τους αδρανειακούς παρατηρητές, ανεξάρτητα από την κίνηση της πηγής φωτός. Αυτό σημαίνει ότι η ταχύτητα του φωτός είναι μια καθολική σταθερά.
Μαθηματικές συνέπειες:
Από αυτά τα αξιώματα, ο Αϊνστάιν προέρχεται από αρκετές βαθιές συνέπειες, οι οποίες εκφράζονται μαθηματικά:
* Χρόνος διαστολή: Τα χρονικά διαστήματα φαίνεται να είναι διαφορετικά για τους παρατηρητές σε σχετική κίνηση. Αυτό σημαίνει ότι ο χρόνος επιβραδύνεται για ένα αντικείμενο που κινείται με υψηλή ταχύτητα σε σχέση με έναν σταθερό παρατηρητή. Μαθηματικά:
* T '=T / √ (1 - V² / C²)
* Πού:
* t 'είναι το χρονικό διάστημα που μετράται από τον κινούμενο παρατηρητή
* t είναι το χρονικό διάστημα που μετράται από τον σταθερό παρατηρητή
* V είναι η σχετική ταχύτητα μεταξύ των παρατηρητών
* C είναι η ταχύτητα του φωτός
* Σύάση μήκους: Το μήκος ενός αντικειμένου φαίνεται να είναι μικρότερο για έναν παρατηρητή σε σχετική κίνηση. Μαθηματικά:
* L '=L √ (1 - V²/C²)
* Πού:
* L 'είναι το μήκος που μετράται από τον κινούμενο παρατηρητή
* L είναι το μήκος που μετράται από τον σταθερό παρατηρητή
* V είναι η σχετική ταχύτητα μεταξύ των παρατηρητών
* C είναι η ταχύτητα του φωτός
* Σχετικιστική μάζα: Η μάζα ενός αντικειμένου αυξάνεται καθώς η ταχύτητά του προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός. Μαθηματικά:
* m '=m / √ (1 - v² / c²)
* Πού:
* M 'είναι η σχετικιστική μάζα
* m είναι η υπόλοιπη μάζα
* V είναι η ταχύτητα του αντικειμένου
* C είναι η ταχύτητα του φωτός
* ισοδυναμία μαζικής ενέργειας: Η ενέργεια και η μάζα είναι ισοδύναμα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να μετατραπούν μεταξύ τους. Αυτό εκφράζεται περίφημα από την εξίσωση E =MC², όπου το E είναι ενέργεια, το M είναι μάζα και το C είναι η ταχύτητα του φωτός.
* Μετασχηματισμοί Lorentz: Πρόκειται για ένα σύνολο εξισώσεων που περιγράφουν τον τρόπο με τον οποίο οι συντεταγμένες χωροχρόνου μετασχηματίζουν μεταξύ των αδρανειακών πλαισίων αναφοράς σε σχετική κίνηση.
Έκφραση μέσω της φυσικής:
Πέρα από τις μαθηματικές εκφράσεις, η ειδική σχετικότητα εκφράζεται επίσης μέσω φυσικών εννοιών και παρατηρήσεων:
* σχετικιστικό Doppler Effect: Η συχνότητα του φωτός μεταβάλλεται λόγω της σχετικής κίνησης μεταξύ της πηγής και του παρατηρητή. Αυτό το αποτέλεσμα χρησιμοποιείται στην αστρονομία για τη μέτρηση της ταχύτητας των μακρινών αντικειμένων.
* Δίδυμο παράδοξο: Αυτό το πείραμα σκέψης διερευνά τις συνέπειες της διαστολής χρόνου για δύο δίδυμα, ένας από τους οποίους ταξιδεύει με μεγάλη ταχύτητα.
* Φυσική σωματιδίων: Η ειδική σχετικότητα είναι θεμελιώδης για την κατανόηση της φυσικής των σωματιδίων και τη συμπεριφορά των σωματιδίων που κινούνται σε υψηλές ταχύτητες.
Συνολικά, η ειδική σχετικότητα είναι μια θεωρία που άλλαξε θεμελιωδώς την κατανόηση του χώρου, του χρόνου και της βαρύτητας. Εκφράζεται μέσω των αξιώσεων, των μαθηματικών εξισώσεων και των φυσικών παρατηρήσεων, παρέχοντας ένα πλαίσιο για την κατανόηση του σύμπαντος σε ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός.
