Теория относительности простым языком. Теория относительности Эйнштейна

Знаменитый учёный Альберт Эйнштейн на фотографии показывает нам язык. Зачем он это сделал? Скорее всего, он думает, что понимает то, чего мы не понимаем. А именно его теорию относительности.

В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал свою «Основу общей теории относительности».

С первой частью своей теории - «Специальной теории относительности», он произвел революцию в физике. Потому что он узнал: время не прогрессирует устойчиво, но может проходить медленнее -

и теоретически даже идти назад.

Теория объясняет, что один час не просто один час, но может проходить быстрее и медленнее. Это зависит от скорости, с которой вы двигаетесь.

В 1916 году Эйнштейн опубликовал «Общую теорию относительности»,

которая касается пространства и времени.

Специальная теория относительности Эйнштейна является дальнейшим развитием принципа относительности, установленного Исааком Ньютоном в 1686 году.

Скорость света неизменна, а пространство и время становятся изменяемыми — это и есть суть специальной теории относительности.

Если поезд движется со скоростью, например, 80 километров в час, а человек в поезде движется со скоростью 5 км в час в направлении движения, то человек, по отношению к платформе движется со скоростью 80 километров в час плюс 5 км, а значит это равно 85 км в час.

Человек поворачивается, он движется относительно платформы со скоростью 80 км в час минус 5 км в час, а значит 75 километров в час.

Таким образом, вы можете называть такие прямолинейные равномерные движения движением, если у вас есть другое тело (платформа), которое не движется, в качестве ориентира.

Если пешеход в поезде (если смотреть с его точки зрения) движется со скоростью 5 км в час в направлении движения, его время (если смотреть с платформы) идёт медленнее.

С другой стороны, если пешеход в поезде (если смотреть с его точки зрения) движется со скоростью 5 км в час в противоположном направлении, его время (при взгляде с платформы) даже быстрее, чем у других пассажиров в поезде. Соответственно, он виден с платформы со скоростью 75 км в час.

Почему это так?

Для человека в движущемся поезде, движущемся в направлении движения, время (согласно теории относительности) идет медленнее, чем для человека, который не находится в поезде. Разница, однако, настолько мала, что она незаметна.

Вот еще один пример:

Если человек в космическом корабле будет летать в космосе с очень высокой скоростью и вернётся через год, ему придется осознать, что на Земле прошло гораздо больше лет, чем один год. Однако наши космические корабли еще не достигли таких высоких скоростей. Поэтому никто не может опровергнуть теорию Эйнштейна таким образом.

Альберт Эйнштейн, однако, противоречит теории Ньютона. Важной отправной точкой для теории Эйнштейна был так называемый эксперимент Майклсон и Морли.

Эксперименты, которые в 1881 году Майклсон провел вместе с Э. У. Морли, продемонстрировали существование стационарного эфира, в котором движется Земля.

Все эксперименты, выполненные с высокой точностью, дали отрицательный результат. Доказательств существования дремлющего эфира не найдено. Однако результаты экспериментов стали важным стимулом для переосмысления общепринятой гипотезы эфира.

Физики признали, что свет просто не ведет себя как человек в поезде. На самом деле, все очень быстро движущиеся вещи не ведут себя как пешеходы в поезде.

Свет настолько быстр, что покрывает 300 000 километров в секунду. Это быстрее, чем любая другая вещь, и не может быть ускорено дальше. Например, если вы направите фонарь вперед в движущемся поезде, свет, который исходит от фонаря, будет таким же быстрым, как и когда поезд останавливается.

Почему нельзя разогнать тело до скорости света?

Для ускорения тяжелое тело требует больше энергии, чем легкое. Чем быстрее тело движется, тем больше масса (масса = энергия) оно имеет. То есть движущееся тело становится тяжелее при ускорении. В какой-то момент он настолько тяжел, что всей энергии вселенной будет недостаточно, чтобы сделать его еще быстрее. Ни один объект не достигнет скорости света, кроме самого света.

Когда кто-то говорит о теории относительности, обычно приходит в голову формула

E = mc2.

Большое «Е» означает энергию. Маленькая "m" обозначает массу. Маленькое «с» обозначает скорость света. Это формула преобразования массы в энергию.

Теория относительности имеет дело с пространством, временем и гравитацией и стала настоящей вехой в физике. Многие вещи, такие как путешествие во времени, сделали ее немного более вероятной.

Она состоит из двух теорий.

Это объясняет поведение времени и пространства с точки зрения наблюдателей.

Он описывает гравитацию как кривизну времени и пространства, например, генерируется большими массами, как звезды.

В физике эталонная система называется пространственно временной структурой, которая необходима для точного описания процессов, зависящих от местоположения.

Инерциальная система - это система отсчета, в которой частицы без силы не двигаются или движутся прямо с постоянной скоростью. Например, время течет медленнее в одной инерциальной системе, чем в другой.

Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, все инерциальные системы имеют одинаковую природу. Если время проходит в одной системе быстрее, чем в другой, применяются оба свойства. Время идет так быстро и в то же время нормально.

Тем не менее следует отметить, что ни одна система, объект или частица не могут быть быстрее света. Скорость света - 299792,458 км в секунду является верхним пределом для скоростей.

Полет космического корабля с «удвоенной скоростью света» в некоторых научно-фантастических фильмах, к сожалению, невозможен.

Почти все знают знаменитую формулу, но никто не знает, как их использовать: мы говорим о знаменитой формуле E = mc2.

При этом энергия может быть рассчитана в зависимости от относительной массы.

Согласно Эйнштейну, энергия и масса (например, для частиц) эквивалентны.

Однако формула не может быть перенесена в «классическую» физику, а применима только в релятивистской физике (основанной на законах механики при скоростях, равных скорости света).

Теория относительности: что такое замедление времени и сокращение длины?

Попробуем разобраться. Это не так сложно, как кажется.

В жизни всё относительно. Это также относится к пространству и времени.

Мы уже знаем, что Земля мчится по космосу на безумных скоростях. Но здесь, на нашей планете, мы этого не чувствуем. Потому что мы находимся в инерциальной системе.

В такой системе, которая движется с постоянной скоростью, физические законы всегда имеют одинаковую форму.

Например, в поезде. Вы сидите или идёте так, как будто поезд стоит на месте, если его скорость постоянна. Если вы смотрите в окно, мир субъективно проносится мимо вас, а не вы сами. Это всегда зависит от ориентира наблюдателя. Поэтому нельзя указывать абсолютные скорости и позиции.

Этот аспект специальной теории относительности поначалу довольно невелик. Но теперь приходит взрыв: свет, по мнению Эйнштейна, всегда движется с одинаковой скоростью. Ничего относительного.

Эйнштейну было уже ясно: свет состоит из волн, а не из частиц.

То же самое относится и к звуковым волнам, которым нужна среда, транспортирующая их. В вакууме они не продвигаются дальше.

Затем исследователи предположили, что, то же самое относится и к световым волнам. Вселенная казалась совершенно пустой. Вот почему его считали заполненным невидимым эфиром, по которому движется свет, как звуковые волны в воздухе. Физик Альберт Майкельсон еще в 1881 году обнаружил, что теория эфира бессмысленна.

Пространство и время относительны, но скорость света абсолютна, было ясно еще до Эйнштейна. Но ему удалось объединить эти действительно противоречивые факты в теорию.

Потому что Эйнштейн был первым, кто осознал последствия: если свет всегда одинаковой скорости, это означает, что время не всегда проходит быстро, и комната не всегда может быть одинакового размера.

Для космонавта на борту ракеты, которая приближается к скорости света, следствием будет то, что время на борту замедляется все больше и больше.

Если бы космический корабль достиг скорости света, время на борту остановилось бы. Если бы космонавт прибыл в пункт назначения, он бы не услышал о поездке. Однако, по словам Эйнштейна, это все равно невозможно. Это обеспечивается его знаменитой формулой e = mc2.

Энергия равна массе, умноженной на скорость света в квадрате.

Чем быстрее что-то становится, тем больше становится его масса. Чем больше масса, тем больше энергии требуется для привода. Для скорости света ракете потребуется больше энергии, чем есть.

Возможны ли путешествия во времени?

Физик объясняет что нужно сделать, чтобы построить машину времени.

Исследователи измерили скорость света. И в виде того, как скорость света видят разные наблюдатели. Например, скорость света против движения Земли вокруг Солнца и параллельно ему.

Результат всегда был один и тот же, свет всегда был одинаковой - независимо от того, насколько быстро вы двигаетесь. Эйнштейн взял это как отправную точку для своей теории.

Вы можете представить это так: когда вы посылаете луч света и летите за ним, скорость света всегда одинакова. Таким образом, даже если вы находитесь за световым лучом на половине скорости света или даже на 99 процентов - световой луч все еще движется с той же скоростью от вас.

И вопрос: как это работает? И вот как это работает: чем быстрее вы двигаетесь, тем медленнее будет ваше личное время. Поэтому он растягивается, а пространство сжимается.

Можно ли привести практический пример?

Увы, не из повседневной жизни, потому что мы обычно имеем дело со скоростями, которые намного медленнее скорости света, поэтому вы не можете видеть эти эффекты. Но в принципе вы можете упаковать очень точные часы, поместить в очень быстрый самолет, а затем измерить, что эти часы идут медленнее.

Общая теория относительности, которую Эйнштейн опубликовал несколько лет спустя, гораздо сложнее.

Мы знаем, что пространство и время искривлены, и мы знаем, что определенные формы материи искривляют пространство и время. Теория такова: да, эта и эта материальная форма может изгибать пространство и время так сильно, что время само по себе возвращается.

Но вопрос в том, действительно ли существует эта материальная форма? Или мы могли бы действительно найти ее?

Общая теория относительности давно нашла свое применение в нашей повседневной технологии: без учета выводов Эйнштейна, например, наши навигационные устройства или радиоуправляемые часы не будут работать должным образом. Даже в согласованном мировом времени учитывают теорию Эйнштейна.

Климатологи полагаются на теорию Эйнштейна. Формула Эйнштейна может вскоре помочь исследованию климата и, возможно, предсказать стихийные бедствия.

Видео обзор

Теория относительности для чайников (часть 1)

Теория относительности | самое простое объяснение

ЭЙНШТЕЙН БЫЛ ПРАВ! [Новое подтверждение Общей теории относительности]

Что такое теория относительности

Теории Относительности Простыми словами.