Мировые факты
Меню сайта

Понимание теории относительности Эйнштейна самым простым способом

Теория относительности была разработана Альбертом Эйнштейном в начале 1900-х годов. Существует две теории относительности. Первая - специальная теория относительности, вторая - общая теория относительности. E=mc² - это уравнение специальной теории относительности.

.

Эйнштейн потратил 10 лет на попытки включить ускорение в теорию и опубликовал свою теорию общей относительности в 1915 году. В ней он определил, что массивные объекты вызывают искажение пространства-времени, которое ощущается как гравитация.

Пространство и время объединяются, образуя ткань пространственно-временного континуума

.

Альберт Эйнштейн в своей теории специальной относительности определил, что законы физики одинаковы для всех неускоряющихся наблюдателей, и показал, что скорость света в вакууме одинакова независимо от скорости, с которой движется наблюдатель. В результате он обнаружил, что пространство и время переплетены в единый континуум, известный как пространство-время. События, происходящие в одно и то же время для одного наблюдателя, могут происходить в разное время для другого. (14.1)

Рассматривайте пространство и время как два направления, по которым вы путешествуете по земле

.

Если вы двигаетесь на север с некоторой скоростью в течение некоторого времени, вы пройдете некоторое расстояние на север. Аналогично, если вы едете на восток с той же скоростью в течение того же времени, вы проедете то же расстояние на восток. Но если вы едете на северо-восток с той же скоростью в течение того же времени, вы не пройдете такое же расстояние на север, как при движении исключительно на север, и не проедете такое же расстояние на восток, как при движении исключительно на восток.

Вы будете двигаться быстрее в любом направлении, а не в обоих сразу

.

Время и пространство работают точно так же. Представьте себе вместо севера и востока на графике время и пространство. Чем больше вы перемещаетесь в пространстве (чем быстрее вы идете), тем меньше вы перемещаетесь во времени. Это согласуется с теорией относительности: чем ближе вы к скорости света, тем медленнее для вас движется время. Кроме того, чем меньше вы перемещаетесь в пространстве (чем медленнее вы перемещаетесь), тем больше вы перемещаетесь во времени - это вполне логично.

Гравитация влияет на пространственно-временной континуум. Поэтому время на Земле сравнительно быстрее, чем в космосе.

.

Самая важная информация, которую необходимо понять для понимания теории относительности: гравитация и ускорение оказывают одинаковое воздействие на объект с точки зрения времени. Если вы идете очень быстро, время для вас движется медленно. Точно так же, если вы испытываете сильное гравитационное притяжение, время для вас движется медленно. Можно даже считать, что гравитация и ускорение - это одно и то же.

Допустим, вы находитесь в лифте в космосе: Если лифт начнет ускоряться в каком-то направлении, вас прижмет к стене, и вы испытаете иллюзию гравитации.

Дальнейшее объяснение того, как связаны гравитация и время, подорвет тот факт, что вы объясняете это человеку, который не очень понимает подобные вещи. (14.2)

Теория относительности может быть обобщена с помощью этих двух ключевых принципов

  • Принцип относительности: Законы физики не меняются даже для объектов, движущихся в инерциальных (с постоянной скоростью) системах отсчета.
  • Принцип скорости света: Скорость света одинакова для всех наблюдателей, независимо от их движения относительно источника света. (Физики записывают эту скорость с помощью символа c).

Этот интерактивный пост Sciencemag поможет вам лучше понять теорию относительности. (14.3)

Это интересно: