Альберт Эйнштейн — великий физик-теоретик, чье имя знакомо каждому с детства. Обладатель Нобелевской премии и автор почти 500 книг, посвященных физике, философии и истории, Эйнштейн кардинально изменил наше понимание возможностей пространства и времени, движений и механики с помощью своей теории относительности, представленной в 1905 году. Эта статья поможет вам узнать основные положения специальной теории относительности.
Основы теории относительности
Согласно Эйнштейну, мир состоит из четырех измерений:
- вправо-влево;
- вверх-вниз;
- вперед-назад;
- время.
Эти четыре величины формируют пространственно-временную физическую модель. Восприятие времени и пространства напрямую зависит от скорости нашего движения. Взаимосвязь этих составляющих объясняет специальная теория относительности: чем больше скорость движения объекта, тем больше искажение пространства и времени.
Основные принципы теории
Принцип относительности
Определить, движется ли объект или находится в покое, можно, оценивая его состояние относительно других тел. Наличие или отсутствие движения и скорость зависят от двух факторов: наблюдатель и его положение. Движение — это относительный параметр.
Пример: вы едете в метро и считаете себя и окружающие предметы неподвижными. Но для друга, ждущего вас на платформе, поезд и все объекты внутри него движутся с одинаковой скоростью. Стоит помнить, что световые сигналы, такие как свет фар поезда, не изменяют свою скорость относительно других факторов.
Принцип постоянства скорости света
Скорость света остается постоянной (около 300,000 км/с) и не зависит от движения источника света. Эта скорость одинакова для всех наблюдателей, что бы они ни делали.
Следствия теории
Из этих двух главных принципов Эйнштейн вывел несколько ключевых следствий:
Время замедляется
Время не является абсолютной величиной и зависит от системы отсчета. Примером служит эксперимент с двумя атомными часами, одно из которых отправили на самолете. По возвращении его показания оказались чуть отстающими. Чем выше скорость объекта, тем медленнее идет для него время, особенно если скорость приближается к скорости света.
Пространство уменьшается
Для наблюдателя движущийся с высокой скоростью объект становится короче по направлению движения. Это явление называется контракцией длины.
Масса увеличивается
Формула E=mc² показывает, что масса пропорциональна энергии объекта. Увеличение скорости приводит к увеличению массы, что затрудняет дальнейшее ускорение. Энергии Вселенной не хватит для достижения скоростей, близких к световой, что делает путешествия во времени на практике невозможными.
Теория относительности получила свое название благодаря относительности физических величин времени и пространства к скорости наблюдателя. Для наблюдателя вне движущегося объекта, его время замедляется, а пространство сжимается. Но для самого объекта меняется лишь его масса, остальные параметры остаются неизменными. Таким образом, обе точки зрения имеют право на существование.
Надеемся, что эта статья помогла вам понять основы теории относительности Эйнштейна. Для более глубокого понимания советуем прочитать книгу Шеддад Каид-Сала Феррона «Теория относительности». Желаем удачи в ваших научных исследованиях!
[Фото с 4brain.ru]
