Какво представлява теорията на относителността?

Кой не познава Алберт Айнщайн? Той е физик от Германия, който е известен със своите открития. Айнщайн получи и Нобелова награда за физика. Една от най-известните му теории е теорията на относителността.

Айнщайн публикува тази идея на два етапа. Първо той публикува специалната теория на относителността през 1905 г. Десет години по-късно, тогава е публикувана общата теория на относителността. Тази теория стана една от насоките за други учени при разработването на атомната бомба, въпреки че Айнщайн никога не е смятал, че неговата теория може да се използва като оръжие.

Но какво е съдържанието на теорията на относителността? Как се прилага в реалния свят, за да може да се използва като ядрена бомба? Нека обсъдим заедно в тази статия.

Специална теория на относителността

Първата теория за специалната относителност на Айнщайн има два постулата или концепции: първо, законите на физиката се прилагат за всеки обект във всички референтни рамки, движещ се с постоянна скорост (инерция) спрямо останалите. Тоест формата на физическото уравнение винаги ще бъде една и съща, въпреки че се наблюдава в движещо се състояние.

Втората концепция гласи, че скоростта на светлината във вакуум винаги е еднаква за всички наблюдатели и не зависи от движението на светлинния източник или наблюдателя (със скоростта на светлината c = 3 × 108 m / s).

(Прочетете също: 7 световни учени, които получават световно признание)

Въз основа на тези два постулата Айнщайн каза, че нито един обект с маса не може да пътува или да се равнява на скоростта на светлината. Теорията на относителността причинява промени във възприятията на неща, които изпитваме всеки ден, като относителност на скоростта, разширяване на времето, контракции на Лоренц и относителност на масата и енергията.

1. Относителност на скоростта

Ако има самолет (референтен O '), който се движи със скорост v по отношение на земята (референтен O) и самолетът пуска бомба (обект) с определена скорост, скоростта на бомбата не е същата, каквато се вижда от хората на Земята и хората в самолета. Относителната скорост има следното уравнение.

Формула за относителна скорост

vx = скорост на обекта спрямо наблюдателя в покой (m / s)

v'x = скорост на обекта спрямо движещия се наблюдател (m / s)

v = скоростта на движението на наблюдателя (O ') спрямо наблюдателя в покой (O)

c = скорост на светлината (3 × 108 m / s)

2. Разширяване на времето

Времево разширение или разширение е разликата във времевия интервал, наблюдаван от наблюдателя в покой и интервала от време, наблюдаван от наблюдателя, движещ се със скорост v. Разширяването на времето може да бъде формулирано по следния начин.

формула за разширяване на времето

Δt = интервалът от време, наблюдаван от наблюдателя, движещ се със скорост v

Δt0 = интервалът от време, наблюдаван от наблюдателя, е неподвижен

v = скорост на наблюдателя

3. Контракции на Лоренц

Според теорията на относителността пространството и времето не са постоянни. Следователно обект с дължина L0 ще бъде наблюдаван толкова голям, колкото L от наблюдател, движещ се успоредно на него със скорост v. Колкото по-голяма е скоростта на наблюдателя, толкова по-кратък ще изглежда обектът от първоначалната му дължина. Контракциите на Лоренц могат да бъдат формулирани по следния начин.

Контракции на Лоренц

L = дължината на обекта, наблюдаван от наблюдателя, движещ се със скорост v

L0 = дължината на обекта, наблюдаван от наблюдателя в покой

v = скорост на наблюдателя

4. Относителност на масата и енергията

Подобно на пространството и времето, масата на обекта, наблюдаван от наблюдателя в покой, ще се различава от масата на обекта, наблюдаван от наблюдателя, движещ се със скорост v.

относителност на масата и енергията

m = маса на обект, наблюдаван от наблюдател, движещ се със скорост v

m0 = маса на обекта, наблюдаван от наблюдателя в покой

v = скорост на наблюдателя

В релативистката механика енергията на обекта има маса m0 (почивка) със скорост v може да се формулира както следва.

енергия мо

Общата енергия на обект с маса може да се получи по следната формула.

E = E0 + Ек , където E0 е енергията на покой (E = m0c2)

Въз основа на описанието по-горе обектите с маса m имат енергията на:

E = mc2

Това уравнение е една от най-известните формули до момента. Тази формула е и основата за развитието на ядрената бомба, тъй като се приема, че масата е концентрирана форма на енергия, така че тя може да промени формата си, особено при ядрена верижна реакция.

Обща теория на относителността

Общата теория на относителността е свързана с теорията на Нютон за гравитацията. Нютон каза, че гравитацията е невидима сила, която привлича обекти един към друг. Но чрез своята теория Айнщайн твърди, че гравитацията е кривината на пространството-времето, причинена от масата на обекта. Тази кривина влияе на времето: колкото по-голяма е гравитацията, толкова по-бавно ще се движи времето в кривината на пространство-времето.

скорошни публикации