Kaj so relativistični učinki?

Klasična fizika ima stališče, da bodo vsi opazovalci, ne glede na lokacijo, dobili enake rezultate pri meritvah časa in dolžine. Načelo relativnosti pravi, da lahko opazovalci dobijo različne rezultate, podobna izkrivljanja pa se imenujejo »relativistični učinki«. Pri približevanju hitrosti svetlobe se Newtonova fizika oddalji od strani.

Hitrost svetlobe

Znanstvenik A. Michelson, ki je vodil leta 1881 merjenje hitrosti sem ugotovil, da ti rezultati ne bodo odvisni od hitrosti, s katero se premika izvor sevanja. Skupaj z E.V. Morley Michelson je leta 1887 izvedel še en eksperiment, po katerem je postal jasen celemu svetu: ne glede na to, v kateri smeri se izvajajo meritve, je hitrost svetlobe povsod in vedno enaka. Rezultati teh študij so bili v nasprotju z idejami fizike tistega časa, kajti če se svetloba premakne v določenem mediju (eter) in se planet premika v istem mediju, meritve v različnih smereh ne morejo biti enake na noben način.

Kasneje je eden od ustanoviteljev teorije relativnosti postal francoski matematik, fizik in astronom Jules Henri Poincaré. Razvil je teorijo Lorentza, po kateri je obstoječi eter nepremagljiv hitrost svetlobe glede na to ni odvisna od hitrosti vira. Pri premikanju referenčnih okvirov se izvajajo Lorentzove transformacije in ne Galilejeve transformacije (Galileove transformacije, ki so bile do tedaj sprejete v Newtonovi mehaniki). Od zdaj naprej so Galilejeve transformacije postale poseben primer Lorentzovih transformacij, pri prehodu na drug inertni referenčni okvir za majhno (v primerjavi s hitrostjo svetlobe) hitrosti.

Odprava oddaje

Relativistični učinek skrajšanja dolžine, imenovane tudi kontrakcije Lorentza, je, da se predmeti opazovalcev, ki se gibljejo glede na to, imeli krajšo dolžino.

Albert Einstein je pomembno prispeval k teoriji relativnosti. Popolnoma ukinil je izraz "eter", ki je do takrat obstajal v obrazložitvah in izračunih vseh fizikov, in je vse kinematike premaknil vse pojme lastnosti prostora in časa.

Po delu v luči Einstein, Poincaré ne samo ustavil pisanje znanstvenih člankov na to temo, vendar ni omenil imena svojih sodelavcev v vseh njegovih delih, razen edini primeru sklicevanja na teorijo fotoelektrično učinek. Poincaré še naprej razpravljali lastnosti etra, kategorično zanikala kakršno koli objavo Einstein, čeprav je v tem primeru zelo velikega znanstvenika, obdelanih v zvezi, in celo mu dal odlično funkcijo, ko bo uprava visoko Polytechnic šole želeli povabiti Einstein v Zürichu postal profesor na šoli.

Teorija relativnosti

Tudi mnogi izmed tistih, ki so v nasprotju s fiziko in matematiko, vsaj na splošno, predstavljajo, kaj je teorija relativnosti, ker je to morda najbolj znana znanstvena teorija. Njeni postulati uničujejo vsakodnevne zamisli o času in prostoru, in čeprav vsi učenci preučujejo teorijo relativnosti, a za razumevanje v celoti, ni dovolj samo poznati formule.

Učinek časovne dilatacije smo testirali v eksperimentu s superzvočnim letom. Natančna atomska ura na svoji plošči, po vrnitvi, je zaostala za delček sekunde. Če sta dva opazovalca, od katerih ena stoji in druga se premika z določeno hitrostjo glede na prvo, se čas za opazovalca, ki je nepremostljiv, bo šel hitreje in za premikajoč se se bo minut podaljšal. Če pa se gibajoči opazovalec odloči, da se vrne in preveri čas, se izkaže, da njegova ura kaže nekaj manj kot prva. To pomeni, da je po precej večji razdalji na lestvici vesolja med "premikanjem" živel manj časa.

Relativistični učinki v življenju

Mnogi verjamejo, da je mogoče relativistične učinke opazovati šele, ko dosežete hitrost svetlobe ali ko se približujete, in to je res, vendar jih lahko opazujete ne le z razpršitvijo vašega vesoljskega vozila. Na straneh znanstvenega časopisa Physical Review Letters lahko preberete o teoretičnem delu švedskih znanstvenikov. Pisali so o dejstvu, da so relativistični učinki prisotni celo v enostavni bateriji za avto. Proces je mogoč zaradi hitrega gibanja elektronov v svinčenih atomih (mimogrede, to je razlog za večino napetosti v sponkah). To tudi pojasnjuje, zakaj kljub podobnosti svinca in kositra akumulatorji na osnovi kositra ne delujejo.

Neobičajne kovine

Hitrost rotacije elektronov v atomih je precej nizka, zato teorija relativnosti preprosto ne deluje, vendar obstaja nekaj izjem. Če se vzdolž periodične tabele premikamo dlje in dlje, postane jasno, da je v njej kar nekaj elementov težje kot svinec. Velika masa jeder je uravnotežena s povečanjem hitrosti elektronov in se lahko celo približuje svetlobi.

Če upoštevamo ta vidik iz teorije relativnosti, potem postane jasno, da imajo elektroni v takem primeru veliko maso. To je edini način za ohranitev kotnega momenta, vendar se bo orbital obdržal vzdolž polmera, kar se dejansko opazuje pri atomih težkih kovin, vendar se orbitali "počasnih" elektronov ne spreminjajo. Ta relativistični učinek je opazen pri atomih nekaterih kovin v s-orbitah z redno, sferično simetrično obliko. Menijo, da je rezultat delovanja teorije relativnosti, da ima živo snov agregatno stanje na sobni temperaturi.

Vesoljska potovanja

Objekti v vesolju so na velikih razdaljah drug od drugega in tudi pri potovanju s hitrostjo svetlobe bo trajal zelo dolgo, da bi jih premagal. Na primer, da pridemo do Alpha Centauri - najbližje zvezdnice, ki nam jo bo prinesla vesoljska plovila s hitrostjo svetlobe, bo trajala štiri leta in našo sosednjo galaksijo - Veliki magellanični oblak - trajalo 160 tisoč let.

Pojdi na Alpha Centauri in nazaj, je še vedno mogoče, ker je potrebno skupno osem let, in potnikov, ki čutijo učinek podaljšanje časa, to obdobje bo veliko manj, ampak po vrnitvi s potovanja v sosednjo galaksij astronavtov ugotovijo, da je njihov materni planet opravili tri sto in dvajset tisoč let, in človeška civilizacija, morda že dolgo ni več obstajala. Tako relativistični učinki ljudem omogočajo, da se premaknejo pravočasno. To se šteje za eno od glavnih problemov raziskovanja vesolja, kaj je to, kako osvojiti vesolje, če se ne moremo vrniti?

Druge dejavnosti

Poleg znane upočasni čas, in je relativistični Dopplerjev učinek, po kateri se bo, če je vir val začne premikati, razmnoževalni wave v smeri gibanja, se razume opazovalec kot "kratko", in v odpravo valovna dolžina je večja.

Podoben pojav je značilen za vsak val, zato ga je mogoče opaziti z zvočnim zvokom v vsakdanjem življenju. Človeško uho zazna zmanjšanje zvočnega valovanja kot zvišanje tona. Zato, ko se signal z vlakom ali z avtom lahko slišal od daleč, je nižja, in če bo vlak šel mimo opazovalca, dajanje v obtok na isti zvok, bo njegova višina višja v času pristopa, vendar takoj, ko je narisal objektov ravni in vlak potegne stran, ton nenadoma pade pod in se bo nadaljevala na spodnjih notah.

Ti relativistični učinki so posledica klasičnega analoga frekvenčne spremembe, ko se sprejemnik in vir premikajo, pa tudi relativistično upočasnitev časa.

O magnetizmu

Med drugim sodobni fiziki vedno bolj razpravljajo o magnetnem polju kot relativistični učinek. Po tej razlagi magnetno polje ni samostojna fizikalna snovna snov, niti ni ena od oblik manifestacij elektromagnetnega polja. Magnetno polje z vidika teorije relativnosti je le proces, ki nastane v prostoru okoli točkovnih obremenitev zaradi prenosa električnega polja.

Pripadniki te teorije verjamejo, da bi bilo, če bi bila C (hitrost svetlobe v vakuumu) neskončna, razmnoževanje interakcij nad hitrostjo bi bilo tudi neomejeno, zato se ne bi pojavile nobene manifestacije magnetizma.