Como entender a teoria da relatividade

Como você sabe, todo o universo material tem três dimensões: para cima e para baixo, esquerda e direita, frente e para trás. A quarta dimensão - o tempo. Juntos, eles constituem o continuum espaço-tempo. Mas o problema é que nossas noções de espaço e tempo é diretamente dependente da velocidade a que estamos nos movendo.

É a relação entre o tempo, espaço e um objeto em movimento descreve a teoria da relatividade especial (SRT), desenvolvido por Albert Einstein em 1905. Mais tarde, sua base o grande físico e uma teoria geral da relatividade (GR), que, além de tempo e espaço, e leva em conta outros fatores, como a gravidade. Por isso, não vamos falar - seria necessário um tratado em separado. Assim, procede-se ao estudo da teoria da relatividade especial!

Os principais princípios da teoria da relatividade

A primeira coisa a entender para o desenvolvimento da teoria da relatividade: o movimento relativo.

Isto significa que a presença ou ausência de movimento é sempre definida em relação a outros objectos. O movimento e a sua velocidade depende do observador (a pessoa que olha para o objecto) e o quadro de referência (aquele em que ele se parece).

Imagine que um passageiro que viaja no trem e lendo um livro. Para ele, o livro ainda tão imóvel e assentos no trem, e os outros passageiros (se eles se sentam em suas cadeiras e não fazendo o seu caminho para o carro de jantar, é claro). A velocidade de todos os objetos fixos no trem, do ponto de vista da nossa própria, será leitor de zero passageiro.

Neste momento, a plataforma deve a outra pessoa, que assobiava passado o trem voador. Para ele, eo passageiro com um livro e se move com velocidade do comboio assento - digamos, 200 km / h. Mas os passageiros no caminho para o carro de jantar, localizado na cabeça do comboio vai passar ainda mais rápido: sua velocidade irá desenvolver com a velocidade do trem.

Este é o caso com qualquer adição de velocidades, mas há uma exceção: a velocidade da luz. A luz do projetor no nariz do nosso trem sempre se mover na mesma velocidade - 300 000 km / s.

Aqui chegamos perto dos princípios básicos em que a teoria da relatividade:

• O princípio da relatividade: Para as massas que se movem em relação ao outro a uma velocidade constante ou palheta (tanto de passageiros e seu livro), os processos físicos são os mesmos.
• O princípio da constância da velocidade da luz: A velocidade da luz é constante para todos os observadores, independentemente da sua velocidade em relação à fonte de luz. Ou seja, a luz da lâmpada no nariz do trem ou a luz do projetor na nave espacial tem a mesma velocidade.

A luz viaja tão rápido que sua propagação parece instantânea. Mas parece muito diferentes distâncias no espaço. Por exemplo, a distância a partir do sol para a terra constituindo 150 milhões de quilómetros, a luz passa em aproximadamente 8 minutos. Isto significa que se o sol nunca extintaVamos vê-lo em apenas 8 minutos.

Consequências da teoria da relatividade

O que se segue a partir dos princípios acima referidos e como eles estão relacionados com o tempo e espaço? A teoria da relatividade tem três consequências principais: expande espaço, contratos a prazo, aumenta a massa. Vamos entender com cada ordem.

tempo é comprimido

Einstein foi o primeiro a perceber que tempo Ele não é absoluta e depende do quadro de referência em que a observamos. Terra e galáxias distantes, no outro extremo do universo estão em locais diferentes, não só espaço, mas o tempo.

Relativamente objetos em movimento o tempo passa mais devagar. Este fato foi verificadoAo redor do mundo relógios atômicos: Previsto Ganhos Relativistic Tempo usando dois relógios atómicos idênticos: um dispositivo deixado na Terra, e outro enviado para o avião supersônico em torno do planeta. Quando o plantio, observou-se que o relógio que voou por alguns milésimos de segundo atrás do relógio em repouso.

Quanto mais perto a velocidade do objeto se torna a velocidade da luz, o tempo mais lento flui por ele. Em teoria, se um astronauta vai ir em uma viagem em uma nave espacial a uma velocidade próxima à velocidade da luz, ele vai ter no futuro. Para isso vai demorar algumas semanas, e no mundo - por décadas. Esta é a relatividade do tempo.

encolhe espaço

Outra consequência surpreendente da relatividade: quando vemos um objeto em movimento, podemos observar que ele se torne mais curto com o aumento da velocidade. Do ponto de vista de um observador, quando se aproxima a velocidade da luz o objecto torna-se cada vez mais curtos na direcção de movimento e perpendicular a ela permanece na sua primeira dimensões.

planta supomos astronauta em uma nave espacial que pode viajar à velocidade da luz, e eles próprios entrar em um observatório aconchegante observar a sua viagem. Quando você se aproxima da velocidade da luz com o navio começa a ser algo estranho. Notamos que ele está se tornando mais curto. Mas as mudanças estão ocorrendo apenas em relação à direcção da viagem, largura do veículo permanece constante. Atingindo a velocidade da luz, ele se tornará virtualmente indistinguível de comprimento.

Provavelmente, o nosso astronauta não é um monte de diversão? Não se preocupe com ele durante o astronauta haverá mudança. Ele é apenas juncos alegria para com as extensões de espaço e não notar nada. O espaço só é comprimido em relação ao observador.

aumenta a massa

Outra consequência notável de relatividade é o facto de que a velocidade do objecto, a sua massa aumenta também.

Massa e energia são indissociáveis. É expresso em famosa equação E = mc² de Einstein. Essa fórmula mostra que a energia do corpo é proporcional à sua massa. Quando a transferência de energia para o corpo (ou seja, a sua aceleração) e aumento de peso. Acontece que uma parte da energia vai para aumentar a velocidade, ea outra parte aumenta o peso.

Lembre-se de nossos astronautas que se aproxima da velocidade da luz em seu navio. Observando a partir da Terra, vemos que como a velocidade do veículo torna-se mais difícil de acelerá-lo, há mais e mais energia é necessária para empurrá-lo. Chega um momento em que o navio atinge um peso que nenhum poder no universo já não pode movê-lo. É por isso que, na prática, a viagem no tempo ainda não é possível.

brevemente

Então, quando se aproxima da velocidade da luz sendo expandida, os psiquiatras espaço. Mas tudo isso só acontece aos olhos do observador, que vê o movimento do objeto em relação a si mesmo. Para os astronautas na nave espacial não mudou (exceto para o aumento da massa). Mas, enquanto ambas as visões são verdadeiras. Portanto, a teoria da relatividade, e leva o seu nome.

Ainda não é muito claro? Não é de surpreender, porque o próprio Einstein levou 10 anos para formar os princípios básicos da teoria da relatividade. Não é um livro que vai ajudar você a colocar mais uma vez estes princípios em mente e explicar tudo literalmente na ponta dos pés, com imagens brilhantes e os horários disponíveis. "Teoria da Relatividade" editorial "Avanta" editora AST dirigiu aos estudantes das classes médias, mas será de interesse para qualquer adulto que deseja penetrar os mistérios do nosso universo. Depois do que parece milagres, de fato, uma realidade!

Compre o livro