Τι συμβαίνει με τους νόμους της κίνησης των αμετάβλητων ποσοτήτων σε ειδική σχετικότητα;
1. Newtonian invariance:
* Galilean Invariance: Οι νόμοι του Νεύτωνα είναι αμετάβλητοι κάτω από τους μετασχηματισμούς της Γαλιλαίας, πράγμα που σημαίνει ότι ισχύουν σε οποιοδήποτε αδρανειακό πλαίσιο που κινείται με σταθερή ταχύτητα σε σχέση με την άλλη. Αυτό σημαίνει ότι οι νόμοι της κίνησης φαίνονται οι ίδιοι για τους παρατηρητές σε διαφορετικά αδρανειακά πλαίσια.
* Νόμοι διατήρησης: Η Newtonian Mechanics έχει επίσης αρκετές αμετάβλητες ποσότητες, όπως:
* Διατήρηση της ορμής: Η συνολική ορμή ενός συστήματος παραμένει σταθερή ελλείψει εξωτερικών δυνάμεων.
* Διατήρηση ενέργειας: Η συνολική ενέργεια ενός συστήματος παραμένει σταθερή.
2. Η πρόκληση της ειδικής σχετικότητας:
* Αξιολόγηση του Αϊνστάιν: Η ειδική σχετικότητα βασίζεται σε δύο θεμελιώδεις αξιωματείες:
1. Οι νόμοι της φυσικής είναι οι ίδιοι για όλους τους παρατηρητές σε ομοιόμορφη κίνηση.
2. Η ταχύτητα του φωτός σε ένα κενό είναι η ίδια για όλους τους αδρανειακούς παρατηρητές, ανεξάρτητα από την κίνηση της πηγής.
* Συνέπειες: Αυτά τα αξιώματα οδηγούν σε διάφορες συνέπειες που συγκρούονται με την Newtonian Mechanics:
* Χρόνος διαστολή: Ο χρόνος περνά με διαφορετικούς ρυθμούς για τους παρατηρητές σε σχετική κίνηση.
* Σύάση μήκους: Το μήκος ενός αντικειμένου φαίνεται μικρότερο προς την κατεύθυνση της κίνησης του σε έναν παρατηρητή σε διαφορετικό αδρανειακό πλαίσιο.
* σχετικιστική ορμή και ενέργεια: Οι κλασικοί ορισμοί της ορμής και της ενέργειας δεν ισχύουν πλέον σε υψηλές ταχύτητες, απαιτώντας τροποποιήσεις για να ληφθούν υπόψη τα σχετικιστικά αποτελέσματα.
3. Τι συμβαίνει με τους Νευτώνες Invariants;
* Η ορμή και η ενέργεια δεν είναι αμετάβλητα: Στην ειδική σχετικότητα, η ορμή και η ενέργεια δεν διατηρούνται ξεχωριστά. Αντ 'αυτού, συνδυάζονται σε έναν μόνο τετράγωνο που ονομάζεται τετράπλευρο , η οποία είναι αμετάβλητη κάτω από τους μετασχηματισμούς Lorentz (οι μετασχηματισμοί που χρησιμοποιούνται στην ειδική σχετικότητα).
* Νέοι νόμοι διατήρησης: Η ειδική σχετικότητα εισάγει έναν νέο νόμο διατήρησης για το τετράπλευρο . Αυτό σημαίνει ότι το συνολικό τετράπλευρο σύστημα ενός κλειστού συστήματος παραμένει σταθερή.
4. Βασικές διαφορές:
* Newtonian Mechanics: Οι αποστολές είναι ξεχωριστές ποσότητες (ορμή, ενέργεια) που διατηρούνται μεμονωμένα σε αδρανειακό πλαίσιο.
* Ειδική σχετικότητα: Οι Invariants είναι συνδυασμένες ποσότητες (τετράπλευρο) που διατηρούνται στο σύνολό του σε οποιοδήποτε αδρανειακό πλαίσιο.
5. Invariance στην Ειδική Σχετικότητα:
* Η ταχύτητα του φωτός είναι η πιο θεμελιώδης αμετάβλητη ποσότητα στην ειδική σχετικότητα.
* Ο σωστός χρόνος (ο χρόνος που μετράται από έναν παρατηρητή σε κατάσταση ηρεμίας) είναι επίσης αμετάβλητος.
* Το διάστημα (ένα μέτρο διαχωρισμού χωροχρόνου) είναι αμετάβλητο.
Περίληψη:
Ενώ οι νόμοι κίνησης του Νεύτωνα είναι εξαιρετικά χρήσιμοι στις καθημερινές ταχύτητες, καταρρέουν σε ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός. Η ειδική σχετικότητα παρέχει μια ακριβέστερη περιγραφή της κίνησης σε αυτές τις ταχύτητες, εισάγοντας νέες έννοιες όπως η διαστολή χρόνου και η συστολή του μήκους και η τροποποίηση των νόμων διατήρησης.
