Классикалық физика кез келген бақылаушы, орналасқан жеріне қарамастан, уақыт пен ауқымды өлшеуде бірдей нәтижелер алады деген пікірде. Салыстырмалылық принципі бақылаушылар әртүрлі нәтижелер ала алатынын айтады және мұндай бұрмаланулар «релятивистік әсерлер» деп аталады. Жарық жылдамдығына жақындаған кезде Ньютон физикасы шетке жылжиды.
Жарық жылдамдығы
1881 жылы жарық жылдамдығын өлшеген ғалым А. Мишельсон бұл нәтижелер сәулелену көзінің қозғалу жылдамдығына тәуелді болмайтынын түсінді. Е. В.-мен бірге. Морли Мишельсон 1887 жылы тағы бір эксперимент жүргізді, содан кейін бүкіл әлемге түсінікті болды: өлшеу қай бағытта жүргізілсе де, жарық жылдамдығы барлық жерде және әрқашан бірдей. Бұл зерттеулердің нәтижелері сол кездегі физиканың идеяларына қайшы болды, өйткені жарық белгілі бір ортада (эфир) қозғалса, ал планета бір ортада қозғалса, әртүрлі бағыттағы өлшемдер бірдей болуы мүмкін емес.
Кейінірек француз математигі, физигі және астрономы Жюль Анри Пуанкаре салыстырмалылық теориясының негізін салушылардың бірі болды. Ол Лоренц теориясын жасады, оған сәйкес барэфир қозғалыссыз, сондықтан оған қатысты жарық жылдамдығы көздің жылдамдығына байланысты емес. Жылжымалы анықтамалық жүйелерде галилейлік емес, Лоренц түрлендірулері орындалады (осы уақытқа дейін Ньютон механикасында қабылданған галилейлік түрлендірулер). Бұдан былай Галилей түрлендірулері төмен (жарық жылдамдығымен салыстырғанда) жылдамдықпен басқа инерциялық санақ жүйесіне ауысқан кезде Лоренц түрлендірулерінің ерекше жағдайына айналды.
Эфирді жою
Ұзындық қысқаруының релятивистік әсері, оны Лоренц қысқарту деп те атайды, бақылаушы үшін оған қатысты қозғалатын объектілердің ұзындығы қысқа болады.
Альберт Эйнштейн салыстырмалылық теориясына елеулі үлес қосты. Ол осы уақытқа дейін барлық физиктердің ой-пікірлері мен есептеулерінде болған «эфир» сияқты терминді толығымен жойып, кеңістік пен уақыт қасиеттері туралы барлық түсініктерді кинематикаға ауыстырды.
Эйнштейннің еңбегі жарияланғаннан кейін Пуанкаре бұл тақырыпта ғылыми еңбектер жазуды тоқтатып қана қоймай, сонымен қатар оның теориясына сілтеме жасалған жалғыз жағдайды қоспағанда, өзінің бірде-бір шығармасында әріптесінің атын атаған жоқ. фотоэлектрлік эффект. Пуанкаре Эйнштейннің кез келген жарияланымдарын үзілді-кесілді жоққа шығарып, эфирдің қасиеттерін талқылауды жалғастырды, дегенмен ол ең ұлы ғалымға құрметпен қарады және тіпті Цюрихтегі Жоғары политехникалық мектеп әкімшілігі Эйнштейнді шақырғысы келгенде оған тамаша куәлік берді. оқу орнында профессор болу.
Салыстырмалылық
Тіпті физика мен математикаға мүлдем қайшы келетіндердің көпшілігі, кем дегенде жалпы алғанда, салыстырмалылық теориясы дегеніміз не, өйткені бұл ғылыми теориялардың ішіндегі ең танымалы болуы мүмкін. Оның постулаттары уақыт пен кеңістік туралы қарапайым идеяларды жояды және барлық мектеп оқушылары салыстырмалылық теориясын зерттегенімен, оны толық түсіну үшін тек формулаларды білу жеткіліксіз.
Уақыттың кеңеюінің әсері дыбыстан жоғары ұшақпен жасалған тәжірибеде тексерілді. Борттағы нақты атомдық сағаттар қайтып оралғаннан кейін секундтың бір бөлігіне артта қалды. Егер екі бақылаушы болса, олардың біреуі орнында тұрса, екіншісі біріншіге қарағанда біршама жылдамдықпен қозғалса, қозғалмайтын бақылаушының уақыты тезірек өтеді, ал қозғалатын объект үшін минут аз болады. ұзағырақ. Алайда, егер қозғалыстағы бақылаушы артқа қайтып, уақытты тексеруге шешім қабылдаса, оның сағаты біріншіден сәл азырақ көрінеді. Яғни, ғарыш масштабында әлдеқайда үлкен қашықтықты жүріп өткен ол қозғалыс кезінде аз уақыт «өмір сүрді».
Өмірдегі релятивистік әсерлер
Көпшілік релятивистік әсерлерді жарық жылдамдығына жеткенде немесе оған жақындағанда ғана байқауға болады деп санайды және бұл дұрыс, бірақ сіз оларды ғарыш кемесін таратып қана қоймай, байқауға болады. Physical Review Letters ғылыми журналының беттерінде сіз шведтің теориялық жұмысы туралы оқи аласыз.ғалымдар. Олар релятивистік әсерлер тіпті қарапайым автомобиль аккумуляторында да бар деп жазды. Процесс қорғасын атомдарының электрондарының жылдам қозғалысының арқасында мүмкін болады (айтпақшы, олар терминалдардағы кернеудің көпшілігінің себебі болып табылады). Бұл сондай-ақ қорғасын мен қалайы арасындағы ұқсастықтарға қарамастан, қалайы негізіндегі батареялардың неге жұмыс істемейтінін түсіндіреді.
Сәнді металдар
Атомдардағы электрондардың айналу жылдамдығы өте төмен, сондықтан салыстырмалылық теориясы жай жұмыс істемейді, бірақ кейбір ерекшеліктер бар. Егер сіз периодтық кесте бойымен әрі қарай жылжсаңыз, онда қорғасыннан да ауыр элементтер бар екені белгілі болады. Ядролардың үлкен массасы электрондардың жылдамдығын арттыру арқылы теңестіріледі және ол тіпті жарық жылдамдығына жақындай алады.
Бұл аспектіні салыстырмалылық теориясы жағынан қарастыратын болсақ, бұл жағдайда электрондардың үлкен массасы болуы керек екені белгілі болады. Бұл бұрыштық импульсті сақтаудың жалғыз жолы, бірақ орбиталь радиус бойымен кішірейеді және бұл шын мәнінде ауыр металл атомдарында байқалады, бірақ «баяу» электрондардың орбитальдары өзгермейді. Бұл релятивистік әсер s-орбитальдардағы кейбір металдардың атомдарында қалыпты, сфералық симметриялы пішінге ие болады. Салыстырмалылық теориясының нәтижесінде сынап бөлме температурасында сұйық агрегация күйіне ие болады деп есептеледі.
Ғарышқа саяхат
Кеңістіктегі нысандар бір-біріненүлкен қашықтықта, тіпті жарық жылдамдығымен қозғалғанда да, оларды жеңу үшін өте ұзақ уақыт қажет. Мысалы, бізге ең жақын жұлдыз Альфа Центавриге жету үшін жарық жылдамдығы бар ғарыш кемесі төрт жыл, ал көрші галактикамыз Үлкен Магеллан бұлтына жету үшін 160 000 жыл қажет.
Альфа Центавриге және кері ұшуға әлі де болады, өйткені оған тек сегіз жыл қажет, ал уақыттың кеңеюінің әсерін сезінетін кеме тұрғындары үшін бұл кезең әлдеқайда аз болады, бірақ кейін Көрші галактикаға сапардан оралған астронавтар өздерінің туған жерінде планетада үш жүз жиырма мың жыл өткенін және адамзат өркениеті баяғыда өмір сүруін тоқтатқан болуы мүмкін екенін көреді. Осылайша, релятивистік әсерлер адамдарға уақыт бойынша саяхаттауға мүмкіндік береді. Бұл ғарышты игерудің негізгі мәселелерінің бірі болып саналады, өйткені қайтып оралуға жол жоқ болса, ғарыш кеңістігін жаулап алудың мәні неде?
Басқа әрекеттер
Әйгілі уақыт кеңеюінен басқа релятивистік Доплер эффектісі де бар, оған сәйкес, егер толқындар көзі қозғала бастаса, онда осы қозғалысқа қарай таралатын толқындарды бақылаушы «қысылған» ретінде қабылдайды., және толқын ұзындығының жойылуына қарай артады.
Бұл құбылыс кез келген толқынға тән, сондықтан оны күнделікті өмірдегі дыбыс мысалында байқауға болады. Дыбыс толқынының қысқаруын адам құлағы тонның жоғарылауы ретінде қабылдайды. Сонымен,пойыздың немесе вагонның сигналы алыстан естілсе, ол төменірек болады, ал егер пойыз дыбыс шығарған кезде бақылаушының жанынан өтіп кетсе, жақындау сәтінде оның биіктігі жоғары болады, бірақ объектілер теңестіре салысымен. және пойыз қозғала бастайды, тон күрт төмендейді және одан әрі төменгі ноталарда жалғасады.
Бұл релятивистік әсерлер қабылдағыш пен көз қозғалған кезде жиіліктің өзгеруінің классикалық аналогына, сондай-ақ релятивистік уақыт кеңеюіне байланысты.
Магнитизм туралы
Басқа нәрселермен қатар қазіргі физиктер магнит өрісін релятивистік әсер ретінде көбірек талқылауда. Бұл интерпретация бойынша магнит өрісі дербес физикалық материалдық нысан емес, ол тіпті электромагниттік өрістің бір көрінісі де емес. Салыстырмалылық теориясы тұрғысынан магнит өрісі - бұл электр өрісінің берілуіне байланысты нүктелік зарядтардың айналасындағы кеңістікте болатын процесс.
Бұл теорияны жақтаушылар, егер С (вакуумдегі жарық жылдамдығы) шексіз болса, онда жылдамдықтағы өзара әсерлесулердің таралуы да шексіз болар еді және нәтижесінде магнетизмнің ешқандай көріністері пайда болмайды деп есептейді.
