I 1905 offentliggjorde Albert Einstein sin relativitetsteori, som i nogen grad ændrede forståelsen af videnskab om verden omkring os. Baseret på hans antagelser blev formlen for den relativistiske masse opnået.
Special Relativity
Hele pointen er, at i systemer, der bevæger sig i forhold til hinanden, forløber alle processer noget anderledes. Konkret kommer dette eksempelvis til udtryk i en stigning i massen med en stigning i hastigheden. Hvis systemets hastighed er meget mindre end lysets hastighed (υ << c=3 108), så vil disse ændringer praktisk t alt ikke være mærkbare, da de vil have en tendens til nul. Men hvis bevægelseshastigheden er tæt på lysets hastighed (for eksempel lig med en tiendedel af den), vil sådanne indikatorer som kropsmasse, dens længde og tidspunktet for enhver proces ændre sig. Ved hjælp af følgende formler er det muligt at beregne disse værdier i en bevægelig referenceramme, inklusive massen af en relativistisk partikel.
Here l0, m0 og t0 - kropslængde, dens masse og procestiden i et stationært system, og υ er objektets hastighed.
Ifølge Einsteins teori kan ingen krop accelerere hurtigere end lysets hastighed.
Hvilemasse
Spørgsmålet om en relativistisk partikels hvilemasse opstår netop i relativitetsteorien, når massen af et legeme eller en partikel begynder at ændre sig afhængigt af hastigheden. Følgelig er hvilemassen kroppens masse, som i måleøjeblikket er i hvile (i mangel af bevægelse), dvs. dens hastighed er nul.
Den relativistiske masse af et legeme er en af hovedparametrene i beskrivelsen af bevægelse.
Konformitetsprincip
Efter fremkomsten af Einsteins relativitetsteori var der behov for en revision af den newtonske mekanik brugt i flere århundreder, som ikke længere kunne bruges, når man overvejede referencesystemer, der bevæger sig med en hastighed, der kan sammenlignes med lysets hastighed. Derfor var det nødvendigt at ændre alle dynamikkens ligninger ved hjælp af Lorentz-transformationer - en ændring i koordinaterne for et legeme eller tidspunkt og tidspunkt for processen under overgangen mellem inerti-referencerammer. Beskrivelsen af disse transformationer er baseret på det faktum, at i hver inerti-referenceramme virker alle fysiske love lige og lige. Naturlovene er således på ingen måde afhængige af valget af referenceramme.
Fra Lorentz-transformationerne udtrykkes hovedkoefficienten for relativistisk mekanik, som er beskrevet ovenfor og kaldes bogstavet α.
Kortsvarsprincippet i sig selv er ret simpelt - det siger, at enhver ny teori i et bestemt tilfælde vil give de samme resultater somTidligere. Specifikt i den relativistiske mekanik afspejles dette af, at ved hastigheder, der er meget mindre end lysets hastighed, bruges den klassiske mekaniks love.
Relativistisk partikel
En relativistisk partikel er en partikel, der bevæger sig med en hastighed, der kan sammenlignes med lysets hastighed. Deres bevægelse er beskrevet af den særlige relativitetsteori. Der er endda en gruppe partikler, hvis eksistens kun er mulig, når de bevæger sig med lysets hastighed - disse kaldes partikler uden masse eller simpelthen masseløse, da deres masse i hvile er nul, derfor er disse unikke partikler, der ikke har nogen analog mulighed i ikke -relativistisk, klassisk mekanik.
Det vil sige, at en relativistisk partikels hvilemasse kan være nul.
En partikel kan kaldes relativistisk, hvis dens kinetiske energi kan sammenlignes med energien udtrykt ved følgende formel.
Denne formel bestemmer den nødvendige hastighedstilstand.
En partikels energi kan også være større end dens hvileenergi - disse kaldes ultrarelativistiske.
For at beskrive sådanne partiklers bevægelse bruges kvantemekanik i den generelle case- og kvantefeltteori for en mere omfattende beskrivelse.
Udseende
Lignende partikler (både relativistiske og ultrarelativistiske) i deres naturlige form eksisterer kun i kosmisk stråling, det vil sige stråling, hvis kilde er uden for Jorden, af elektromagnetisk natur. De er kunstigt skabt af mennesket.i specielle acceleratorer - ved hjælp af dem blev der fundet flere dusin typer partikler, og denne liste opdateres konstant. Sådan et anlæg er f.eks. Large Hadron Collider placeret i Schweiz.
Elektroner, der opstår under β-henfald, kan også nogle gange nå tilstrækkelig hastighed til at klassificere dem som relativistiske. Den relativistiske masse af en elektron kan også findes ved hjælp af de angivne formler.
Begrebet masse
Masse i Newtonsk mekanik har flere obligatoriske egenskaber:
- Kroppens gravitationstiltrækning opstår fra deres masse, det vil sige, den afhænger direkte af den.
- Kroppens masse afhænger ikke af valget af referencesystem og ændres ikke, når det ændrer sig.
- Et legemes inerti måles ved dets masse.
- Hvis kroppen er i et system, hvor der ikke forekommer processer, og som er lukket, vil dens masse praktisk t alt ikke ændre sig (bortset fra diffusionsoverførsel, som er meget langsom for faste stoffer).
- Massen af et sammensat legeme består af masserne af dets individuelle dele.
Relativitetsprincipper
galilesk relativitetsprincip
Dette princip blev formuleret til ikke-relativistisk mekanik og er udtrykt som følger: uanset om systemerne er i ro, eller om de foretager nogen bevægelse, forløber alle processer i dem på samme måde.
Einsteins relativitetsprincip
Dette princip er baseret på to postulater:
- Galileos relativitetsprincipbruges også i dette tilfælde. Det vil sige, at i enhver CO fungerer absolut alle naturlovene på samme måde.
- Lysets hastighed er absolut altid og i alle referencesystemer den samme, uanset lyskildens og skærmens (lysmodtagerens) hastighed. For at bevise dette faktum blev der udført en række eksperimenter, som fuldt ud bekræftede det indledende gæt.
Masse i relativistisk og newtonsk mekanik
I modsætning til newtonsk mekanik kan masse i relativistisk teori ikke være et mål for mængden af materiale. Ja, og selve den relativistiske masse er defineret på en mere omfattende måde, hvilket gør det muligt at forklare for eksempel eksistensen af partikler uden masse. I relativistisk mekanik lægges der særlig vægt på energi frem for masse - det vil sige, at den vigtigste faktor, der bestemmer ethvert legeme eller elementarpartikel, er dets energi eller momentum. Momentum kan findes ved hjælp af følgende formel
Hvilemassen af en partikel er imidlertid en meget vigtig egenskab - dens værdi er et meget lille og ustabilt tal, så målingerne nærmes med maksimal hastighed og nøjagtighed. Resten af en partikels energi kan findes ved hjælp af følgende formel
- I lighed med Newtons teorier er massen af et legeme konstant i et isoleret system, det vil sige, at den ikke ændrer sig med tiden. Den ændrer sig heller ikke, når man flytter fra en CO til en anden.
- Der er absolut intet mål for inertibevægende krop.
- Den relativistiske masse af et bevægeligt legeme bestemmes ikke af indflydelsen af gravitationskræfter på det.
- Hvis massen af et legeme er nul, skal det bevæge sig med lysets hastighed. Det omvendte er ikke sandt - ikke kun masseløse partikler kan nå lysets hastighed.
- Den samlede energi af en relativistisk partikel er mulig ved at bruge følgende udtryk:
Messens natur
Indtil et stykke tid i videnskaben troede man, at massen af enhver partikel skyldes elektromagnetisk natur, men efterhånden er det blevet kendt, at det på denne måde kun er muligt at forklare en lille del af den - hovedparten bidraget kommer fra karakteren af stærke interaktioner, der stammer fra gluoner. Denne metode kan dog ikke forklare massen af et dusin partikler, hvis natur endnu ikke er blevet belyst.
Relativistisk masseforøgelse
Resultatet af alle ovenstående sætninger og love kan udtrykkes i en ret forståelig, omend overraskende proces. Hvis en krop bevæger sig i forhold til en anden med en hvilken som helst hastighed, ændres dens parametre og parametrene for kroppene indeni, hvis den oprindelige krop er et system. Selvfølgelig vil dette praktisk t alt ikke kunne mærkes ved lave hastigheder, men denne effekt vil stadig være til stede.
Man kan give et simpelt eksempel - et andet, der løber tør for tid i et tog, der kører med en hastighed på 60 km/t. Derefter beregnes parameterændringskoefficienten i henhold til følgende formel.
Denne formel blev også beskrevet ovenfor. Når alle data indsættes i den (for c ≈ 1 109 km/t), får vi følgende resultat:
Det er klart, at ændringen er ekstrem lille og ændrer ikke uret på en måde, der er mærkbar.
