SRT, TOE - under disse forkortelser ligger udtrykket "relativitetsteori", kendt for næsten alle. Alt kan forklares i et simpelt sprog, selv udsagn om et geni, så fortvivl ikke, hvis du ikke kan huske skolens fysikkursus, for faktisk er alt meget enklere, end det ser ud til.
The Birth of Theory
Så, lad os starte kurset "Theory of Relativity for Dummies". Albert Einstein udgav sit arbejde i 1905, og det vakte opsigt blandt videnskabsmænd. Denne teori dækkede næsten fuldstændigt mange huller og uoverensstemmelser i fysikken i det sidste århundrede, men derudover vendte den ideen om rum og tid på hovedet. Det var svært for samtiden at tro på mange af Einsteins udsagn, men eksperimenter og undersøgelser bekræftede kun den store videnskabsmands ord.
Einsteins relativitetsteori forklarede i enkle vendinger, hvad folk havde kæmpet med i århundreder. Det kan kaldes grundlaget for al moderne fysik. Men før vi fortsætter med at tale om relativitetsteorien, bør viafklare spørgsmålet om vilkår. Sikkert er mange, der læser populærvidenskabelige artikler, stødt på to forkortelser: SRT og GRT. Faktisk betyder de noget forskellige begreber. Den første er den særlige relativitetsteori, og den anden står for "generel relativitetsteori".
Simpelthen kompleks
SRT er en ældre teori, der senere blev en del af GR. Det kan kun overveje fysiske processer for objekter, der bevæger sig med en ensartet hastighed. Den generelle teori kan beskrive, hvad der sker med accelererende objekter, og også forklare, hvorfor gravitonpartikler og tyngdekraft eksisterer.
Hvis du skal beskrive mekanikkens bevægelse og love, samt forholdet mellem rum og tid, når du nærmer dig lysets hastighed - kan dette gøres ved hjælp af den særlige relativitetsteori. Enkelt sagt kan det forklares som følger: For eksempel gav venner fra fremtiden dig et rumskib, der kan flyve med høj hastighed. På næsen af rumfartøjet er der en kanon, der er i stand til at skyde alt foran med fotoner.
Når der affyres et skud i forhold til skibet, flyver disse partikler med lysets hastighed, men logisk set burde en stationær observatør se summen af to hastigheder (selve fotonerne og skibet). Men sådan noget. Observatøren vil se fotoner bevæge sig med 300.000 m/s, som om skibets hastighed var nul.
Sagen er, at uanset hvor hurtigt en genstand bevæger sig, er lyshastigheden for den en konstant værdi.
DetteUdsagnet er grundlaget for fantastiske logiske konklusioner som langsommere fart og tidsforvrængning, afhængigt af objektets masse og hastighed. Mange science fiction-film og -serier er baseret på dette.
Generel Relativitet
En mere omfangsrig generel relativitetsteori kan forklares i enkle vendinger. Til at begynde med bør vi tage højde for, at vores rum er firedimensionelt. Tid og rum er forenet i et sådant "emne" som "rum-tidskontinuum". Der er fire koordinatakser i vores rum: x, y, z og t.
Men mennesker kan ikke direkte opfatte fire dimensioner, ligesom en hypotetisk flad person, der lever i en todimensionel verden, ikke er i stand til at se op. Faktisk er vores verden kun en projektion af firedimensionelt rum ind i tredimensionelt rum.
En interessant kendsgerning er, at ifølge den generelle relativitetsteori ændrer kroppe sig ikke, når de bevæger sig. Objekterne i den firedimensionelle verden er faktisk altid uændrede, og kun deres projektioner ændres, når de bevæger sig, hvilket vi opfatter som en forvrængning af tid, reduktion eller forøgelse i størrelse og så videre.
Elevatoreksperiment
Teorien om relativitet kan forklares i enkle vendinger ved hjælp af et lille tankeeksperiment. Forestil dig, at du er i en elevator. Kabinen begyndte at bevæge sig, og du var i en tilstand af vægtløshed. Hvad skete der? Der kan være to årsager: enten er elevatoren inderummet, eller er i frit fald under indflydelse af planetens tyngdekraft. Det mest interessante er, at det er umuligt at finde ud af årsagen til vægtløshed, hvis der ikke er nogen måde at se ud af elevatorkabinen, det vil sige, at begge processer ser ens ud.
Måske, efter at have udført et lignende tankeeksperiment, kom Albert Einstein til den konklusion, at hvis disse to situationer ikke kan skelnes fra hinanden, så accelererer kroppen under påvirkning af tyngdekraften ikke, det er en ensartet bevægelse der er buet under påvirkning af en massiv krop (i dette tilfælde planeter). Således er accelereret bevægelse kun en projektion af ensartet bevægelse ind i det tredimensionelle rum.
Illustrativt eksempel
Endnu et godt eksempel på "Relativity for Dummies". Det er ikke helt korrekt, men det er meget enkelt og overskueligt. Hvis en genstand placeres på et strakt stof, danner det en "afbøjning", en "tragt" under det. Alle mindre kroppe vil blive tvunget til at forvrænge deres bane i henhold til rummets nye krumning, og hvis kroppen har lidt energi, kan den måske slet ikke overvinde denne tragt. Men fra selve det bevægende objekts synspunkt forbliver banen lige, de vil ikke mærke rummets krumning.
Gravity "nedgraderet"
Med fremkomsten af den generelle relativitetsteori er tyngdekraften ophørt med at være en kraft og er nu tilfreds med positionen af en simpel konsekvens af krumningen af tid og rum. Generel relativitetsteori kan virke fantastisk, men den virkerversion og bekræftet af eksperimenter.
Mange tilsyneladende utrolige ting i vores verden kan forklares med relativitetsteorien. Enkelt sagt kaldes sådanne ting konsekvenser af generel relativitet. For eksempel er lysstråler, der flyver på tæt hold fra massive kroppe, bøjet. Desuden er mange genstande fra det fjerne rum skjult bag hinanden, men på grund af det faktum, at lysstrålerne går rundt om andre kroppe, er tilsyneladende usynlige genstande tilgængelige for vores blik (mere præcist, for blikket fra teleskopet). Det er som at se gennem vægge.
Jo større tyngdekraften er, jo langsommere flyder tiden på overfladen af et objekt. Dette gælder ikke kun for massive kroppe som neutronstjerner eller sorte huller. Effekten af tidsudvidelse kan observeres selv på Jorden. For eksempel er satellitnavigationsenheder udstyret med de mest nøjagtige atomure. De er i vores planets kredsløb, og tiden tikker lidt hurtigere der. Hundrededele af et sekund på en dag vil summere til et tal, der vil give op til 10 km fejl i ruteberegninger på Jorden. Det er relativitetsteorien, der gør det muligt for os at beregne denne fejl.
I enkle vendinger kan vi sige dette: Generel relativitet ligger til grund for mange moderne teknologier, og takket være Einstein kan vi nemt finde et pizzeria og et bibliotek i et ukendt område.
