SRT, TOE – бұл аббревиатуралардың астында барлығына дерлік таныс «салыстырмалылық теориясы» термині жатыр. Барлығын қарапайым тілмен түсіндіруге болады, тіпті данышпанның мәлімдемесі де, сондықтан мектептегі физика курсы есіңізде болмаса, үмітіңізді үзбеңіз, өйткені шын мәнінде бәрі көрінгеннен әлдеқайда қарапайым.
Теорияның дүниеге келуі
Олай болса, «Маненге арналған салыстырмалылық теориясы» курсын бастайық. Альберт Эйнштейн өз жұмысын 1905 жылы жариялады және бұл ғалымдар арасында дүрбелең тудырды. Бұл теория өткен ғасырдағы физикадағы көптеген олқылықтар мен сәйкессіздіктерді толығымен дерлік қамтыды, бірақ сонымен қатар кеңістік пен уақыт идеясын түбегейлі өзгертті. Замандастары үшін Эйнштейннің көптеген мәлімдемелеріне сену қиын болды, бірақ эксперименттер мен зерттеулер ұлы ғалымның сөзін ғана растады.
Эйнштейннің салыстырмалылық теориясы адамдардың ғасырлар бойы немен күрескенін қарапайым тілмен түсіндірді. Оны барлық қазіргі физиканың негізі деуге болады. Дегенмен, салыстырмалылық теориясы туралы әңгімені жалғастырмас бұрын, бізге керектерминдер мәселесін нақтылау. Көптеген ғылыми-көпшілік мақалаларды оқи отырып, екі аббревиатураны кездестіргені сөзсіз: SRT және GRT. Шын мәнінде, олар әртүрлі ұғымдарды білдіреді. Біріншісі салыстырмалылықтың арнайы теориясы, ал екіншісі "жалпы салыстырмалылық" дегенді білдіреді.
Жай күрделі
SRT - кейінірек GR бөлігі болған ескі теория. Ол тек біркелкі жылдамдықпен қозғалатын объектілер үшін физикалық процестерді қарастыра алады. Жалпы теория үдеткіш объектілермен не болатынын сипаттай алады, сонымен қатар гравитон бөлшектері мен ауырлық күшінің неліктен бар екенін түсіндіре алады.
Қозғалыс пен механика заңдарын, сондай-ақ жарық жылдамдығына жақындаған кездегі кеңістік пен уақыт қатынасын сипаттау қажет болса – мұны арнайы салыстырмалылық теориясы жүзеге асыруға болады. Қарапайым тілмен айтқанда, оны былай түсіндіруге болады: мысалы, болашақ достар сізге жоғары жылдамдықпен ұша алатын ғарыш кемесін сыйлады. Ғарыш кемесі мұрнында фотондар арқылы алдындағы барлық нәрсені атуға қабілетті зеңбірек бар.
Оқ атылған кезде, кемеге қатысты бұл бөлшектер жарық жылдамдығымен ұшады, бірақ, логикалық тұрғыдан, стационарлық бақылаушы екі жылдамдықтың қосындысын көруі керек (фотондардың өздері және кеме). Бірақ ондай ештеңе жоқ. Бақылаушы фотондардың 300 000 м/с жылдамдықпен қозғалатынын, кеменің жылдамдығы нөлге тең болғандай көреді.
Мәселе мынада, объект қаншалықты жылдам қозғалса да, ол үшін жарық жылдамдығы тұрақты мән болып табылады.
Бұлмәлімдеме объектінің массасы мен жылдамдығына байланысты баяулау және уақытты бұрмалау сияқты таңғажайып логикалық қорытындылардың негізі болып табылады. Көптеген ғылыми фантастикалық фильмдер мен сериалдар осыған негізделген.
Жалпы салыстырмалылық
Көлемді жалпы салыстырмалылықты қарапайым сөздермен түсіндіруге болады. Алдымен, біздің кеңістігіміздің төрт өлшемді екенін ескеру керек. Уақыт пен кеңістік «кеңістік-уақыт континуумы» сияқты «субъектке» біріктірілген. Біздің кеңістікте төрт координат осі бар: x, y, z және t.
Бірақ адамдар төрт өлшемді тікелей қабылдай алмайды, екі өлшемді әлемде өмір сүретін гипотетикалық жалпақ адам жоғары қарай алмайтын сияқты. Шын мәнінде, біздің әлем төрт өлшемді кеңістіктің үш өлшемді кеңістікке проекциясы ғана.
Қызық факт, жалпы салыстырмалылық теориясы бойынша денелер қозғалғанда өзгермейді. Төртөлшемді әлемнің объектілері іс жүзінде әрқашан өзгермейді және қозғалыс кезінде олардың проекциялары ғана өзгереді, біз оны уақыттың бұрмалануы, көлемінің кішіреюі немесе ұлғаюы және т.б. ретінде қабылдаймыз.
Лифт тәжірибесі
Салыстырмалылық теориясын шағын ойлау экспериментінің көмегімен қарапайым тілмен түсіндіруге болады. Сіз лифтте екеніңізді елестетіңіз. Каюта қозғала бастады, сіз салмақсыз күйде болдыңыз. Не болды? Екі себеп болуы мүмкін: не лифт ішіндеғарышта немесе планетаның тартылыс күшінің әсерінен еркін құлауда. Ең қызығы, лифт кабинасынан сыртқа қарауға мүмкіндік болмаса, салмақсыздықтың себебін анықтау мүмкін емес, яғни екі процесс бірдей көрінеді.
Мүмкін, осыған ұқсас ойлау экспериментін жүргізгеннен кейін Альберт Эйнштейн бұл екі жағдайды бір-бірінен ажыратуға болмайтын болса, шын мәнінде ауырлық күшінің әсерінен дене жылдамдамайды, бұл біркелкі қозғалыс деген қорытындыға келген. массивтік дененің (бұл жағдайда планеталар) әсерінен иілген. Осылайша, үдетілген қозғалыс тек бірқалыпты қозғалыстың үш өлшемді кеңістікке проекциясы ғана.
Иллюстративті мысал
Тағы бір жақсы мысал "Адамдар үшін салыстырмалылық". Бұл мүлдем дұрыс емес, бірақ өте қарапайым және түсінікті. Кез келген зат созылған матаға қойылса, оның астында «ауытқу», «шұңқыр» түзеді. Барлық кішірек денелер кеңістіктің жаңа қисықтығына сәйкес траекториясын бұрмалауға мәжбүр болады, ал егер денеде энергия аз болса, ол бұл шұңқырды мүлде жеңе алмауы мүмкін. Дегенмен, қозғалатын нысанның өзі тұрғысынан траектория түзу болып қалады, олар кеңістіктің қисаюын сезбейді.
Гравитация "төмендетілді"
Жалпы салыстырмалылық теориясының пайда болуымен гравитация күш болудан қалды және енді уақыт пен кеңістіктің қисаюының қарапайым салдары ұстанымымен қанағаттанды. Жалпы салыстырмалылық фантастикалық болып көрінуі мүмкін, бірақ ол жұмыс істейдінұсқасы және эксперименттермен расталған.
Біздің әлемде керемет болып көрінетін көптеген нәрселерді салыстырмалылық теориясымен түсіндіруге болады. Қарапайым тілмен айтқанда, мұндай нәрселер жалпы салыстырмалылықтың салдары деп аталады. Мысалы, үлкен денелерден жақын қашықтықта ұшатын жарық сәулелері иілген. Оның үстіне алыс кеңістіктегі көптеген нысандар бір-бірінің артына жасырылған, бірақ жарық сәулелері басқа денелерді айналып өтетіндіктен, көзге көрінбейтін болып көрінетін заттар біздің көзқарасымызға (дәлірек айтсақ, телескоптың көзқарасына) қол жетімді. Бұл қабырғаларды аралау сияқты.
Ауырлық күші неғұрлым көп болса, заттың бетінде уақыт баяу ағып кетеді. Бұл нейтрондық жұлдыздар немесе қара тесіктер сияқты үлкен денелерге ғана қатысты емес. Уақыттың кеңеюінің әсерін тіпті Жерде де байқауға болады. Мысалы, спутниктік навигация құрылғылары ең дәл атомдық сағаттармен жабдықталған. Олар біздің ғаламшардың орбитасында, ал онда уақыт біршама жылдам өтеді. Бір күндегі жүзден бір секунд қосылса, Жердегі маршрутты есептеуде 10 км қателік береді. Бұл қатені есептеуге мүмкіндік беретін салыстырмалылық теориясы.
Қарапайым тілмен айтқанда, біз мынаны айта аламыз: Жалпы салыстырмалылық көптеген заманауи технологиялардың негізінде жатыр және Эйнштейннің арқасында біз Пиццерия мен кітапхананы оңай таба аламыз. бейтаныс аймақ.
