SRT، TOE - در زیر این اختصارات اصطلاح "نظریه نسبیت" وجود دارد که تقریباً برای همه آشنا است. همه چیز را می توان به زبان ساده توضیح داد، حتی اظهارات یک نابغه، پس اگر درس فیزیک مدرسه را به خاطر نمی آورید ناامید نشوید، زیرا در واقع همه چیز بسیار ساده تر از چیزی است که به نظر می رسد.
تولد نظریه
بنابراین، بیایید دوره "نظریه نسبیت برای آدمک ها" را شروع کنیم. آلبرت انیشتین کار خود را در سال 1905 منتشر کرد و باعث سر و صدا در میان دانشمندان شد. این نظریه تقریباً به طور کامل بسیاری از شکاف ها و ناسازگاری های فیزیک قرن گذشته را پوشش داد، اما علاوه بر این، ایده فضا و زمان را وارونه کرد. باور بسیاری از گفته های اینشتین برای معاصران دشوار بود، اما آزمایش ها و مطالعات تنها سخنان این دانشمند بزرگ را تایید کرد.
نظریه نسبیت انیشتین به زبان ساده آنچه را که مردم قرن ها با آن دست و پنجه نرم می کردند توضیح داد. می توان آن را اساس تمام فیزیک مدرن نامید. با این حال، قبل از ادامه صحبت در مورد نظریه نسبیت، بایدموضوع شرایط را روشن کنید. مطمئناً بسیاری با خواندن مقالات علمی رایج، با دو علامت اختصاری مواجه شده اند: SRT و GRT. در واقع منظور آنها مفاهیم تا حدودی متفاوت است. اولی نظریه نسبیت خاص است و دومی مخفف «نسبیت عام» است.
به سادگی پیچیده
SRT یک نظریه قدیمی تر است که بعداً بخشی از GR شد. فقط می تواند فرآیندهای فیزیکی را برای اجسامی که با سرعت یکنواخت حرکت می کنند در نظر بگیرد. تئوری کلی می‌تواند آنچه را که برای اجسام شتاب‌دهنده اتفاق می‌افتد توصیف کند، و همچنین توضیح دهد که چرا ذرات گراویتون و گرانش وجود دارند.
اگر نیاز به توصیف حرکت و قوانین مکانیک، و همچنین رابطه فضا و زمان در هنگام نزدیک شدن به سرعت نور دارید - این را می توان با نظریه نسبیت خاص انجام داد. به زبان ساده می توان آن را به صورت زیر توضیح داد: به عنوان مثال، دوستانی از آینده به شما یک سفینه فضایی دادند که می تواند با سرعت بالا پرواز کند. روی دماغه فضاپیما توپی قرار دارد که می‌تواند هر چیزی را که در جلو است با فوتون شلیک کند.
هنگامی که شلیک می شود، نسبت به کشتی، این ذرات با سرعت نور پرواز می کنند، اما، منطقاً، یک ناظر ساکن باید مجموع دو سرعت (خود فوتون ها و کشتی) را ببیند. اما هیچ چیز شبیه آن نیست. ناظر فوتون‌ها را می‌بیند که با سرعت 300000 متر بر ثانیه حرکت می‌کنند، گویی سرعت کشتی صفر است.
نکته این است که مهم نیست یک جسم با چه سرعتی حرکت می کند، سرعت نور برای آن یک مقدار ثابت است.
ایناین بیانیه اساس نتیجه گیری های منطقی شگفت انگیز مانند کاهش سرعت و اعوجاج زمانی است، بسته به جرم و سرعت جسم. بسیاری از فیلم ها و سریال های علمی تخیلی بر این اساس ساخته شده اند.
نسبیت عام
نسبیت عام حجیم تر را می توان به زبان ساده توضیح داد. برای شروع، باید این واقعیت را در نظر بگیریم که فضای ما چهار بعدی است. زمان و مکان در "موضوعی" مانند "پیوستار فضا-زمان" با هم متحد می شوند. چهار محور مختصات در فضای ما وجود دارد: x، y، z و t.
اما مردم نمی توانند به طور مستقیم چهار بعد را درک کنند، درست مانند یک فرد فرضی صاف که در یک دنیای دو بعدی زندگی می کند قادر به نگاه کردن به بالا نیست. در واقع، جهان ما فقط یک فضای چهار بعدی به فضای سه بعدی است.
یک واقعیت جالب این است که طبق نظریه نسبیت عام، اجسام هنگام حرکت تغییر نمی کنند. اجسام جهان چهاربعدی در واقع همیشه بدون تغییر هستند و تنها برجستگی آنها در هنگام حرکت تغییر می کند که ما آن را به عنوان اعوجاج زمان، کاهش یا افزایش اندازه و غیره درک می کنیم.
آزمایش آسانسور
نظریه نسبیت را می توان با کمک یک آزمایش فکری کوچک به زبان ساده توضیح داد. تصور کنید که در آسانسور هستید. کابین شروع به حرکت کرد و شما در حالت بی وزنی قرار داشتید. چی شد؟ دو دلیل می تواند وجود داشته باشد: یا آسانسور داخل استفضا یا تحت تأثیر گرانش سیاره در حال سقوط آزاد است. جالب ترین چیز این است که اگر راهی برای نگاه کردن به کابین آسانسور وجود نداشته باشد، نمی توان علت بی وزنی را پیدا کرد، یعنی هر دو فرآیند یکسان به نظر می رسند.
شاید آلبرت انیشتین پس از انجام یک آزمایش فکری مشابه به این نتیجه رسیده باشد که اگر این دو وضعیت از یکدیگر قابل تشخیص نیستند، در واقع جسم تحت تأثیر گرانش شتاب نمی گیرد، حرکتی یکنواخت است. که تحت تأثیر یک جرم عظیم (در این مورد سیارات) منحنی است. بنابراین، حرکت شتاب‌دار فقط یک حرکت یکنواخت به فضای سه‌بعدی است.
مثال گویا
یک مثال خوب دیگر در مورد "نسبیت برای آدمک ها". کاملاً صحیح نیست، اما بسیار ساده و واضح است. اگر جسمی روی پارچه کشیده ای قرار گیرد، یک "انحراف"، یک "قیف" در زیر آن ایجاد می کند. تمام اجسام کوچکتر با توجه به انحنای جدید فضا مجبور به تغییر مسیر حرکت خود خواهند شد و اگر بدن انرژی کمی داشته باشد ممکن است اصلا بر این قیف غلبه نکند. با این حال، از نقطه نظر خود جسم متحرک، مسیر مستقیم باقی می ماند، آنها انحنای فضا را احساس نمی کنند.
جاذبه "تنزل یافت"
با ظهور نظریه نسبیت عام، گرانش دیگر یک نیرو نیست و اکنون به موقعیت یک نتیجه ساده از انحنای زمان و مکان بسنده می کند. نسبیت عام ممکن است فوق العاده به نظر برسد، اما کار می کندنسخه و تایید شده توسط آزمایشات.
بسیاری از چیزهای به ظاهر باورنکردنی در جهان ما را می توان با نظریه نسبیت توضیح داد. به عبارت ساده، چنین چیزهایی را پیامدهای نسبیت عام می نامند. به عنوان مثال، پرتوهای نوری که در فاصله نزدیک از اجسام عظیم پرواز می کنند، خم می شوند. علاوه بر این، بسیاری از اجرام از فضای دور در پشت یکدیگر پنهان هستند، اما به دلیل این واقعیت که پرتوهای نور در اطراف اجسام دیگر می چرخند، اجرام به ظاهر نامرئی در دسترس ما (به طور دقیق تر، در نگاه تلسکوپ) قرار می گیرند. مثل نگاه کردن به دیوارهاست.
هر چه گرانش بیشتر باشد، زمان کندتر روی سطح یک جسم جریان می یابد. این نه تنها برای اجرام پرجرم مانند ستاره های نوترونی یا سیاهچاله ها صدق می کند. اثر اتساع زمان را می توان حتی در زمین مشاهده کرد. به عنوان مثال دستگاه های ناوبری ماهواره ای به دقیق ترین ساعت های اتمی مجهز هستند. آنها در مدار سیاره ما هستند و زمان در آنجا کمی سریعتر می گذرد. صدم ثانیه در روز به رقمی می رسد که تا 10 کیلومتر خطا در محاسبات مسیر روی زمین ایجاد می کند. این تئوری نسبیت است که به ما امکان می دهد این خطا را محاسبه کنیم.
به زبان ساده می توان گفت: نسبیت عام زیربنای بسیاری از فناوری های مدرن است و به لطف انیشتین، ما به راحتی می توانیم یک پیتزا فروشی و یک کتابخانه در آن پیدا کنیم. یک منطقه ناآشنا.
