Allgemeine und spezielle Relativitätstheorie. Modellierung der Raumkrümmung. Experimentelle Bestätigung der Allgemeinen Relativitätstheorie

Sie sagten über diese Theorie, dass nur drei Menschen auf der Welt sie verstanden hätten, und als Mathematiker versuchten, in Zahlen auszudrücken, was daraus folgt, scherzte der Autor selbst, Albert Einstein, dass nun auch er aufgehört habe, sie zu verstehen.

Spezielle und allgemeine Relativitätstheorien sind untrennbare Bestandteile der Lehre, auf der moderne wissenschaftliche Ansichten über die Struktur der Welt basieren.

„Jahr der Wunder“

Im Jahr 1905 veröffentlichte Deutschlands führende wissenschaftliche Publikation „Annalen der Physik“ nacheinander vier Artikel des 26-jährigen Albert Einstein, der als Sachverständiger 3. Klasse – Angestellter – im Bundesamt arbeitete für die Patentierung von Erfindungen in Bern. Er hatte schon früher mit der Zeitschrift zusammengearbeitet, aber die Veröffentlichung so vieler Werke in einem Jahr war ein außergewöhnliches Ereignis. Es wurde noch bemerkenswerter, als der Wert der darin enthaltenen Ideen deutlich wurde.

Im ersten Artikel wurden Gedanken zur Quantennatur des Lichts geäußert und die Prozesse der Absorption und Freisetzung elektromagnetischer Strahlung betrachtet. Auf dieser Grundlage wurde zunächst der photoelektrische Effekt erklärt – die Emission von Elektronen durch eine Substanz, die durch Lichtphotonen herausgeschlagen werden, und es wurden Formeln zur Berechnung der dabei freigesetzten Energiemenge vorgeschlagen. Für die theoretischen Entwicklungen des photoelektrischen Effekts, der den Beginn der Quantenmechanik darstellte, und nicht für die Postulate der Relativitätstheorie, wurde Einstein 1922 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Ein weiterer Artikel legte den Grundstein für angewandte Bereiche der physikalischen Statistik, basierend auf der Untersuchung der Brownschen Bewegung winziger Partikel, die in einer Flüssigkeit suspendiert sind. Einstein schlug Methoden zur Suche nach Fluktuationsmustern vor – ungeordnete und zufällige Abweichungen physikalische Quantitäten von ihren wahrscheinlichsten Werten.

Und schließlich in den Artikeln „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“ und „Hängt die Trägheit eines Körpers vom Energiegehalt in ihm ab?“ enthielt die Keime dessen, was in der Geschichte der Physik als Albert Einsteins Relativitätstheorie bezeichnet werden sollte, oder besser gesagt, ihr erster Teil – SRT – spezielle Theorie Relativität.

Quellen und Vorgänger

Am Ende des 19. Jahrhunderts schien es vielen Physikern das Wichtigste zu sein globale Probleme Das Universum ist entschieden, die wichtigsten Entdeckungen sind gemacht und die Menschheit muss nur noch das gesammelte Wissen für eine kraftvolle Beschleunigung nutzen technischer Fortschritt. Nur wenige theoretische Ungereimtheiten störten das harmonische Bild des Universums, das mit Äther gefüllt ist und nach den unveränderlichen Newtonschen Gesetzen lebt.

Die Harmonie wurde durch Maxwells theoretische Forschung verdorben. Seine Gleichungen, die die Wechselwirkungen elektromagnetischer Felder beschrieben, widersprachen den allgemein anerkannten Gesetzen der klassischen Mechanik. Dies betraf die Messung der Lichtgeschwindigkeit in dynamischen Referenzsystemen, als das Relativitätsprinzip von Galileo nicht mehr funktionierte – das mathematische Modell der Wechselwirkung solcher Systeme bei Bewegung mit Lichtgeschwindigkeit führte zum Verschwinden elektromagnetischer Wellen.

Darüber hinaus war der Äther, der die gleichzeitige Existenz von Teilchen und Wellen, Makrokosmos und Mikrokosmos in Einklang bringen sollte, nicht nachweisbar. Das 1887 von Albert Michelson und Edward Morley durchgeführte Experiment zielte darauf ab, den „ätherischen Wind“ zu erfassen, der zwangsläufig mit einem einzigartigen Gerät – einem Interferometer – aufgezeichnet werden musste. Das Experiment dauerte ein ganzes Jahr – die Zeit, in der sich die Erde vollständig um die Sonne drehte. Der Planet sollte sich sechs Monate lang gegen den Ätherstrom bewegen, der Äther sollte der Erde sechs Monate lang „in die Segel blasen“, aber das Ergebnis war gleich Null: Die Verschiebung der Lichtwellen unter dem Einfluss des Äthers war nicht entdeckt, was Zweifel an der Existenz des Äthers aufkommen lässt.

Lorentz und Poincaré

Physiker versuchten, eine Erklärung für die Ergebnisse von Experimenten zum Nachweis von Äther zu finden. Hendrik Lorenz (1853-1928) schlug sein mathematisches Modell vor. Es erweckte die ätherische Füllung des Raumes wieder zum Leben, allerdings nur unter der sehr bedingten und künstlichen Annahme, dass sich Objekte bei ihrer Bewegung durch den Äther in Bewegungsrichtung zusammenziehen könnten. Dieses Modell wurde vom großen Henri Poincaré (1854-1912) modifiziert.

In den Werken dieser beiden Wissenschaftler tauchten erstmals Konzepte auf, die weitgehend die Hauptpostulate der Relativitätstheorie bildeten, und dies lässt Einsteins Plagiatsvorwürfe nicht nach. Dazu gehören die Konventionalität des Gleichzeitigkeitsbegriffs, die Hypothese der konstanten Lichtgeschwindigkeit. Poincaré gab zu, dass Newtons mechanische Gesetze bei hohen Geschwindigkeiten überarbeitet werden müssen, und kam zu dem Schluss, dass Bewegung Relativität sei, allerdings in Anwendung auf die Äthertheorie.

Spezielle Relativitätstheorie - SRT

Die Probleme der korrekten Beschreibung elektromagnetischer Prozesse wurden zum motivierenden Grund für die Wahl eines Themas für die theoretische Entwicklung, und Einsteins 1905 veröffentlichte Arbeiten enthielten eine Interpretation eines Sonderfalls – gleichförmige und geradlinige Bewegung. Bis 1915 wurde die allgemeine Relativitätstheorie aufgestellt, die Gravitationswechselwirkungen erklärte, aber die erste Theorie wurde als speziell bezeichnet.

Einsteins spezielle Relativitätstheorie lässt sich kurz in Form von zwei Hauptpostulaten formulieren. Die erste erweitert die Wirkung von Galileis Relativitätsprinzip auf alle physikalischen Phänomene und nicht nur auf mechanische Prozesse. In mehr generelle Form es lautet: Alles physikalische Gesetze sind für alle inertialen (gleichmäßig geradlinig oder ruhenden) Bezugssysteme gleich.

Die zweite Aussage, die die spezielle Relativitätstheorie enthält: Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts im Vakuum ist für alle Inertialsysteme gleich. Als nächstes wird eine allgemeinere Schlussfolgerung gezogen: Die Lichtgeschwindigkeit ist maximal großer Wert Geschwindigkeit der Übertragung von Wechselwirkungen in der Natur.

In den mathematischen Berechnungen von STR wird die Formel E=mc² angegeben, die zuvor in physikalischen Publikationen aufgetaucht war, aber Einstein zu verdanken ist, dass sie zur berühmtesten und beliebtesten in der Geschichte der Wissenschaft wurde. Die Schlussfolgerung über die Äquivalenz von Masse und Energie ist die revolutionärste Formel der Relativitätstheorie. Die Vorstellung, dass jedes Objekt mit Masse eine große Menge Energie enthält, ist zur Grundlage für Entwicklungen bei der Nutzung von geworden Kernenergie und führte vor allem zur Entstehung der Atombombe.

Auswirkungen der speziellen Relativitätstheorie

Aus STR ergeben sich mehrere Konsequenzen, sogenannte relativistische (Relativitäts-)Effekte. Die Zeitdilatation ist eine der auffälligsten. Sein Wesen liegt darin, dass es sich um einen bewegten Bezugsrahmen handelt die Zeit läuft Langsamer. Das zeigen Berechnungen Raumschiff, ein hypothetischer Flug zum Sternsystem Alpha Centauri und zurück mit einer Geschwindigkeit von 0,95 c (c ist die Lichtgeschwindigkeit) wird 7,3 Jahre dauern, auf der Erde 12 Jahre. Solche Beispiele werden häufig angeführt, wenn die Relativitätstheorie für Dummies sowie das damit verbundene Zwillingsparadoxon erklärt werden.

Ein weiterer Effekt ist eine Verringerung der linearen Abmessungen, d. h. aus der Sicht eines Beobachters haben Objekte, die sich relativ zu ihm mit einer Geschwindigkeit nahe c bewegen, in Bewegungsrichtung kleinere lineare Abmessungen als ihre eigene Länge. Dieser von der relativistischen Physik vorhergesagte Effekt wird Lorentz-Kontraktion genannt.

Nach den Gesetzen der relativistischen Kinematik ist die Masse eines bewegten Objekts größer als seine Ruhemasse. Besonders bedeutsam wird dieser Effekt bei der Entwicklung von Instrumenten zur Untersuchung von Elementarteilchen – ohne ihn ist der Betrieb des LHC (Large Hadron Collider) kaum vorstellbar.

Freizeit

Eine der wichtigsten Komponenten der SRT ist die grafische Darstellung der relativistischen Kinematik, eines speziellen Konzepts einer einheitlichen Raumzeit, das vom deutschen Mathematiker Hermann Minkowski vorgeschlagen wurde, der einst Mathematiklehrer für einen Schüler von Albert Einstein war .

Die Essenz des Minkowski-Modells ist ein völlig neuer Ansatz zur Bestimmung der Position interagierender Objekte. Die spezielle Relativitätstheorie konzentriert sich auf die Zeit Besondere Aufmerksamkeit. Zeit wird nicht nur zur vierten Koordinate des klassischen dreidimensionalen Koordinatensystems; Zeit ist kein absoluter Wert, sondern eine untrennbare Eigenschaft des Raumes, der die Form eines Raum-Zeit-Kontinuums annimmt, grafisch ausgedrückt in Form eines Kegels. in dem alle Wechselwirkungen stattfinden.

Dieser Raum wurde in der Relativitätstheorie mit seiner Entwicklung zu einer allgemeineren Natur später einer Krümmung unterworfen, die ein solches Modell für die Beschreibung gravitativer Wechselwirkungen geeignet machte.

Weiterentwicklung der Theorie

SRT fand bei Physikern nicht sofort Verständnis, wurde aber nach und nach zum Hauptwerkzeug zur Beschreibung der Welt, insbesondere der Welt der Elementarteilchen, die zum Hauptgegenstand des Studiums der Naturwissenschaften wurde. Aber die Aufgabe, die SRT durch eine Erklärung der Gravitationskräfte zu ergänzen, war sehr dringend, und Einstein hörte nicht auf, daran zu arbeiten, die Prinzipien der Allgemeinen Relativitätstheorie – GTR – zu verfeinern. Die mathematische Verarbeitung dieser Prinzipien dauerte ziemlich lange – etwa 11 Jahre – und daran waren Spezialisten aus Bereichen der exakten Wissenschaften mit Bezug zur Physik beteiligt.

Einen großen Beitrag leistete daher der damals führende Mathematiker David Hilbert (1862-1943), der einer der Mitautoren der Gravitationsfeldgleichungen wurde. Sie waren der letzte Stein beim Bau eines wunderschönen Gebäudes, das den Namen Allgemeine Relativitätstheorie oder GTR erhielt.

Allgemeine Relativitätstheorie - Allgemeine Relativitätstheorie

Die moderne Theorie des Gravitationsfeldes, die Theorie der „Raum-Zeit“-Struktur, die Geometrie der „Raum-Zeit“, das Gesetz der physikalischen Wechselwirkungen in nicht-inertialen Berichtssystemen – all das sind verschiedene Namen, die Albert Einstein gegeben hat Allgemeine Relativitätstheorie.

Theorie universelle Schwerkraft, die lange Zeit die Ansichten der Physik über die Schwerkraft, über die Wechselwirkungen von Objekten und Feldern unterschiedlicher Größe bestimmte. Paradoxerweise war sein größter Nachteil die Ungreifbarkeit, Illusion und mathematische Natur seines Wesens. Zwischen den Sternen und Planeten herrschte eine Leere; die Anziehung zwischen den Himmelskörpern wurde durch die weitreichende Wirkung bestimmter Kräfte erklärt, und zwar augenblickliche. Allgemeine Theorie Albert Einsteins Relativitätstheorie erfüllte die Schwerkraft physischer Inhalt, stellte es als direkten Kontakt verschiedener materieller Objekte dar.

Geometrie der Schwerkraft

Der Grundgedanke, mit dem Einstein die Gravitationswechselwirkungen erklärte, ist sehr einfach. Er erklärt die Raumzeit zu einem physikalischen Ausdruck der Gravitationskräfte, ausgestattet mit ganz greifbaren Zeichen – Metriken und Verformungen, die von der Masse des Objekts beeinflusst werden, um das sich solche Krümmungen bilden. Einstein wurde einst sogar die Forderung zugeschrieben, das Konzept des Äthers als elastisches materielles Medium, das den Raum füllt, in die Theorie des Universums zurückzubringen. Er erklärte, dass es für ihn schwierig sei, eine Substanz mit vielen Eigenschaften als Vauum zu bezeichnen.

Somit ist die Schwerkraft eine Manifestation der geometrischen Eigenschaften der vierdimensionalen Raumzeit, die in der SRT als ungekrümmt bezeichnet wurde, in allgemeineren Fällen jedoch mit einer Krümmung ausgestattet ist, die die Bewegung materieller Objekte bestimmt, denen dasselbe gegeben ist Beschleunigung gemäß dem von Einstein erklärten Äquivalenzprinzip.

Das fundamentales Prinzip Die Relativitätstheorie erklärt viele der „Engpässe“ von Newtons Theorie der universellen Gravitation: die Ablenkung des Lichts, die bei einigen astronomischen Phänomenen beim Vorbeiflug in der Nähe massiver kosmischer Objekte beobachtet wird, und, wie die Alten bemerkten, die gleiche Beschleunigung des Falls von Körpern, unabhängig davon ihrer Masse.

Modellierung der Raumkrümmung

Ein häufiges Beispiel zur Erklärung der allgemeinen Relativitätstheorie für Dummies ist die Darstellung der Raumzeit in Form eines Trampolins – einer elastischen dünnen Membran, auf der Objekte (meistens Kugeln) ausgelegt sind, die interagierende Objekte simulieren. Schwere Kugeln biegen die Membran und bilden einen Trichter um sich herum. Ein kleinerer Ball, der über die Oberfläche geschleudert wird, bewegt sich in voller Übereinstimmung mit den Gesetzen der Schwerkraft und rollt nach und nach in Vertiefungen, die von massiveren Objekten gebildet werden.

Aber ein solches Beispiel ist ziemlich konventionell. Die reale Raumzeit ist mehrdimensional, ihre Krümmung sieht auch nicht so elementar aus, aber das Prinzip der Entstehung der Gravitationswechselwirkung und das Wesen der Relativitätstheorie werden deutlich. Eine Hypothese, die die Theorie der Schwerkraft logischer und kohärenter erklären würde, existiert jedenfalls noch nicht.

Beweis der Wahrheit

Die Allgemeine Relativitätstheorie wurde schnell als eine leistungsstarke Grundlage wahrgenommen, auf der die moderne Physik aufbauen konnte. Die Relativitätstheorie überraschte von Anfang an nicht nur Fachleute mit ihrer Harmonie und Harmonie und wurde schon bald nach ihrem Erscheinen durch Beobachtungen bestätigt.

Der sonnennächste Punkt – Perihel – der Merkurbahn verschiebt sich allmählich relativ zu den Umlaufbahnen anderer Planeten im Sonnensystem, was Mitte des 19. Jahrhunderts entdeckt wurde. Diese Bewegung – Präzession – fand im Rahmen von Newtons Theorie der universellen Gravitation keine vernünftige Erklärung, sondern wurde auf der Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie genau berechnet.

Die Sonnenfinsternis im Jahr 1919 bot die Gelegenheit für einen weiteren Beweis der Allgemeinen Relativitätstheorie. Arthur Eddington, der sich scherzhaft als zweiter von drei Menschen bezeichnete, der die Grundlagen der Relativitätstheorie versteht, bestätigte die von Einstein vorhergesagten Abweichungen, wenn Lichtphotonen in der Nähe des Sterns vorbeizogen: Im Moment der Sonnenfinsternis kam es zu einer Verschiebung des Scheinbaren Die Position einiger Sterne wurde deutlich.

Ein Experiment zur Erkennung der Verlangsamung der Uhr oder der gravitativen Rotverschiebung wurde neben anderen Beweisen der Allgemeinen Relativitätstheorie von Einstein selbst vorgeschlagen. Nur später lange Jahre gelang es, die notwendige Versuchsausrüstung vorzubereiten und dieses Experiment durchzuführen. Es stellte sich heraus, dass die gravitative Verschiebung der Strahlungsfrequenzen von Sender und Empfänger, die in der Höhe getrennt waren, innerhalb der von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagten Grenzen lag, und die Harvard-Physiker Robert Pound und Glen Rebka, die dieses Experiment durchführten, erhöhten anschließend nur die Genauigkeit des Experiments Messungen, und die Formel der Relativitätstheorie erwies sich erneut als richtig.

Einsteins Relativitätstheorie ist bei der Begründung der bedeutendsten Weltraumforschungsprojekte stets präsent. Kurz gesagt können wir sagen, dass es sich zu einem technischen Werkzeug für Spezialisten entwickelt hat, insbesondere für diejenigen, die mit Satellitennavigationssystemen arbeiten – GPS, GLONASS usw. Es ist unmöglich, die Koordinaten eines Objekts selbst auf relativ kleinem Raum mit der erforderlichen Genauigkeit zu berechnen, ohne die durch die allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagten Signalverlangsamungen zu berücksichtigen. Besonders wenn es sich um Objekte handelt, die durch kosmische Entfernungen voneinander getrennt sind, kann der Navigationsfehler enorm sein.

Schöpfer der Relativitätstheorie

Albert Einstein war noch ein junger Mann, als er die Grundlagen der Relativitätstheorie veröffentlichte. Anschließend wurden ihm die Mängel und Ungereimtheiten klar. Insbesondere die meisten Hauptproblem Es ist für die GTR unmöglich geworden, in die Quantenmechanik hineinzuwachsen, da die Beschreibung der Gravitationswechselwirkungen Prinzipien verwendet, die sich grundlegend voneinander unterscheiden. Die Quantenmechanik betrachtet die Wechselwirkung von Objekten in einer einzigen Raumzeit, und für Einstein bildet dieser Raum selbst die Schwerkraft.

Die „Formel aller Dinge“ schreiben – einheitliche Theorie Viele Jahre lang war es Einsteins Ziel, ein Feld zu entwickeln, das die Widersprüche der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenphysik beseitigen würde, bis er an dieser Theorie arbeitete letzte Stunde, war aber nicht erfolgreich. Die Probleme der Allgemeinen Relativitätstheorie sind für viele Theoretiker zu einem Anreiz geworden, nach mehr zu suchen perfekte Modelle Frieden. So entstanden Stringtheorien, Schleifenquantengravitation und viele andere.

Die Persönlichkeit des Autors der Allgemeinen Relativitätstheorie hat in der Geschichte Spuren hinterlassen, die mit der Bedeutung der Relativitätstheorie selbst für die Wissenschaft vergleichbar sind. Sie lässt immer noch niemanden gleichgültig. Einstein selbst fragte sich, warum Menschen, die nichts mit Physik zu tun hatten, ihm und seiner Arbeit so viel Aufmerksamkeit schenkten. Dank seiner persönlichen Qualitäten, seines berühmten Witzes, seiner aktiven politischen Position und sogar seines ausdrucksstarken Auftretens wurde Einstein der berühmteste Physiker der Welt, der Held vieler Bücher, Filme und Computerspiele.

Das Ende seines Lebens wird von vielen dramatisch beschrieben: Er war einsam, hielt sich für das Erscheinen verantwortlich schreckliche Waffe, das zu einer Bedrohung für alles Leben auf dem Planeten wurde, blieb seine einheitliche Feldtheorie ein unrealistischer Traum, aber das beste Ergebnis können die kurz vor seinem Tod gesprochenen Worte Einsteins sein, dass er seine Aufgabe auf der Erde erfüllt habe. Dem lässt sich schwer widersprechen.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde die Relativitätstheorie formuliert. Was es ist und wer sein Schöpfer ist, weiß heute jedes Schulkind. Es ist so faszinierend, dass sich sogar wissenschaftsferne Menschen dafür interessieren. In diesem Artikel zugängliche Sprache Die Relativitätstheorie wird beschrieben: was sie ist, was ihre Postulate und ihre Anwendung sind.

Man sagt, dass Albert Einstein, sein Schöpfer, augenblicklich eine Offenbarung hatte. Der Wissenschaftler soll angeblich mit der Straßenbahn in Bern in der Schweiz gefahren sein. Er schaute auf die Straßenuhr und erkannte plötzlich, dass diese Uhr anhalten würde, wenn die Straßenbahn auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigte. In diesem Fall wäre keine Zeit. Zeit spielt in der Relativitätstheorie eine sehr wichtige Rolle wichtige Rolle. Eines der von Einstein formulierten Postulate ist, dass verschiedene Beobachter die Realität auf unterschiedliche Weise wahrnehmen. Dies gilt insbesondere für Zeit und Entfernung.

Berücksichtigung der Position des Beobachters

An diesem Tag erkannte Albert, dass es in der Sprache der Wissenschaft keine Beschreibung gibt physikalisches Phänomen oder Ereignisse hängt vom Bezugsrahmen ab, in dem sich der Beobachter befindet. Wenn beispielsweise einem Straßenbahnfahrer seine Brille herunterfällt, fällt diese im Verhältnis zu ihr senkrecht nach unten. Wenn Sie aus der Position eines auf der Straße stehenden Fußgängers blicken, entspricht die Fallbahn einer Parabel, da sich die Straßenbahn bewegt und gleichzeitig die Brille fällt. Somit hat jeder seinen eigenen Bezugsrahmen. Wir schlagen vor, die wichtigsten Postulate der Relativitätstheorie genauer zu betrachten.

Das Gesetz der verteilten Bewegung und das Relativitätsprinzip

Obwohl sich mit der Änderung von Bezugssystemen auch die Beschreibungen von Ereignissen ändern, gibt es auch universelle Dinge, die unverändert bleiben. Um dies zu verstehen, müssen wir uns nicht nach dem Tropfen einer Brille fragen, sondern nach dem Naturgesetz, das den Tropfen verursacht. Für jeden Beobachter, egal ob er sich in einem bewegten oder stationären Koordinatensystem befindet, bleibt die Antwort dieselbe. Dieses Gesetz wird als Gesetz der verteilten Bewegung bezeichnet. Es funktioniert sowohl in der Straßenbahn als auch auf der Straße gleich. Mit anderen Worten: Wenn die Beschreibung von Ereignissen immer davon abhängt, wer sie beobachtet, dann gilt dies nicht für die Naturgesetze. Sie sind, wie es in der wissenschaftlichen Sprache üblicherweise ausgedrückt wird, invariant. Das ist das Relativitätsprinzip.

Einsteins zwei Theorien

Dieses Prinzip musste, wie jede andere Hypothese auch, zunächst durch Korrelation mit getestet werden Naturphänomen, in unserer Realität wirkend. Einstein leitete aus dem Relativitätsprinzip zwei Theorien ab. Obwohl sie miteinander verbunden sind, werden sie als getrennt betrachtet.

Die besondere oder spezielle Relativitätstheorie (SRT) basiert auf der These, dass für alle Arten von Bezugssystemen, deren Geschwindigkeit konstant ist, die Naturgesetze gleich bleiben. Die Allgemeine Relativitätstheorie (GTR) erweitert dieses Prinzip auf jeden Bezugssystem, einschließlich solcher, die sich mit Beschleunigung bewegen. Im Jahr 1905 veröffentlichte A. Einstein die erste Theorie. Der zweite, vom mathematischen Apparat her komplexere, wurde 1916 fertiggestellt. Die Schaffung der Relativitätstheorie, sowohl STR als auch GTR, wurde zu einem wichtigen Schritt in der Entwicklung der Physik. Schauen wir uns jeden einzelnen genauer an.

Spezielle Relativitätstheorie

Was ist es, was ist sein Wesen? Beantworten wir diese Frage. Es ist diese Theorie, die viele paradoxe Effekte vorhersagt, die unseren intuitiven Vorstellungen davon widersprechen, wie die Welt funktioniert. Es geht umüber die Effekte, die beobachtet werden, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit nähert. Der bekannteste davon ist der Effekt der Zeitdilatation (Uhrbewegung). Eine Uhr, die sich relativ zum Beobachter bewegt, geht für ihn langsamer als die, die er in den Händen hält.

Im Koordinatensystem wird bei einer Bewegung mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit die Zeit relativ zum Beobachter gedehnt und die Länge von Objekten (räumliche Ausdehnung) dagegen entlang der Richtungsachse dieser Bewegung gestaucht . Dieser Effekt Wissenschaftler nennen es die Lorenz-Fitzgerald-Kontraktion. Bereits 1889 wurde es von George Fitzgerald, einem italienischen Physiker, beschrieben. Und 1892 erweiterte es der Niederländer Hendrik Lorenz. Dieser Effekt erklärt negatives Ergebnis, das das Michelson-Morley-Experiment liefert, bei dem die Bewegungsgeschwindigkeit unseres Planeten im Weltraum durch Messung des „ätherischen Windes“ bestimmt wird. Dies sind die Grundpostulate der Relativitätstheorie (speziell). Einstein ergänzte diese Massenumwandlungen durch Analogie. Demnach nimmt die Masse des Körpers zu, wenn sich die Geschwindigkeit eines Körpers der Lichtgeschwindigkeit nähert. Wenn die Geschwindigkeit beispielsweise 260.000 km/s beträgt, also 87 % der Lichtgeschwindigkeit, verdoppelt sich die Masse des Objekts aus der Sicht eines Beobachters, der sich in einem ruhenden Bezugssystem befindet.

Bestätigungen der Tankstelle

Alle diese Bestimmungen, so widersprüchlich sie auch sein mögen, gesunder Menschenverstand, seit Einstein haben in vielen Experimenten eine direkte und vollständige Bestätigung gefunden. Eine davon wurde von Wissenschaftlern der University of Michigan durchgeführt. Dieses merkwürdige Experiment bestätigt die Relativitätstheorie in der Physik. Forscher brachten hochpräzise Uhren an Bord eines Verkehrsflugzeugs, das regelmäßig Transatlantikflüge durchführte. Jedes Mal, wenn es zum Flughafen zurückkehrte, wurden die Messwerte dieser Uhren mit den Kontrolluhren verglichen. Es stellte sich heraus, dass die Uhr im Flugzeug jedes Mal immer weiter hinter die Kontrolluhr zurückfiel. Natürlich sprachen wir nur über unbedeutende Zahlen, Bruchteile einer Sekunde, aber die Tatsache selbst ist sehr bezeichnend.

Seit einem halben Jahrhundert untersuchen Forscher Elementarteilchen mithilfe von Beschleunigern – riesigen Hardwarekomplexen. In ihnen werden Elektronen- oder Protonenstrahlen, also geladene, beschleunigt, bis ihre Geschwindigkeit sich der Lichtgeschwindigkeit nähert. Danach feuern sie auf nukleare Ziele. Bei diesen Experimenten muss berücksichtigt werden, dass die Masse der Partikel zunimmt, da sonst die Ergebnisse des Experiments nicht interpretiert werden können. In dieser Hinsicht ist SRT nicht mehr nur eine hypothetische Theorie. Es ist neben den Newtonschen Gesetzen der Mechanik zu einem der Werkzeuge der angewandten Technik geworden. Die Prinzipien der Relativitätstheorie haben sich als großartig erwiesen praktischer Nutzen In unseren Tagen.

SRT und Newtons Gesetze

Apropos (das Porträt dieses Wissenschaftlers ist oben dargestellt) sollte man übrigens sagen, dass die spezielle Relativitätstheorie, die ihnen zu widersprechen scheint, tatsächlich die Gleichungen der Newtonschen Gesetze fast genau wiedergibt, wenn sie zur Beschreibung von Körpern verwendet wird deren Bewegungsgeschwindigkeit viel geringer ist als die Lichtgeschwindigkeit. Mit anderen Worten: Wenn die spezielle Relativitätstheorie angewendet wird, wird die Newtonsche Physik überhaupt nicht aufgegeben. Diese Theorie hingegen ergänzt und erweitert sie.

Die Lichtgeschwindigkeit ist eine universelle Konstante

Anhand des Relativitätsprinzips kann man verstehen, warum in diesem Modell der Struktur der Welt die Lichtgeschwindigkeit eine sehr wichtige Rolle spielt und nicht etwas anderes. Diese Frage wird von denen gestellt, die gerade erst anfangen, sich mit der Physik vertraut zu machen. Die Lichtgeschwindigkeit ist eine universelle Konstante, da sie durch das Naturgesetz als solche definiert ist (Sie können mehr darüber erfahren, indem Sie die Maxwell-Gleichungen studieren). Aufgrund des Relativitätsprinzips ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum in jedem Bezugssystem gleich. Man könnte meinen, das sei kontraintuitiv. Es stellt sich heraus, dass der Beobachter gleichzeitig Licht von einer stationären und einer sich bewegenden Quelle empfängt (unabhängig davon, wie schnell sie sich bewegt). Dies ist jedoch nicht der Fall. Der Lichtgeschwindigkeit wird aufgrund ihrer besonderen Rolle eine besondere Rolle zugeschrieben zentraler Ort nicht nur in der speziellen, sondern auch in der allgemeinen Relativitätstheorie. Reden wir auch über sie.

Allgemeine Relativitätstheorie

Es wird, wie bereits erwähnt, für alle Bezugssysteme verwendet, nicht unbedingt für diejenigen, deren Bewegungsgeschwindigkeit relativ zueinander konstant ist. Mathematisch gesehen sieht diese Theorie viel komplizierter aus als die spezielle. Dies erklärt die Tatsache, dass zwischen ihren Veröffentlichungen 11 Jahre vergingen. Die Allgemeine Relativitätstheorie schließt das Besondere als Sonderfall ein. Daher sind darin auch die Newtonschen Gesetze enthalten. Allerdings geht die Allgemeine Relativitätstheorie viel weiter als ihre Vorgänger. Es erklärt zum Beispiel die Schwerkraft auf eine neue Art und Weise.

Vierte Dimension

Dank der Allgemeinen Relativitätstheorie wird die Welt vierdimensional: Zeit wird zu drei Raumdimensionen hinzugefügt. Sie alle sind untrennbar miteinander verbunden, daher müssen wir nicht mehr über den räumlichen Abstand sprechen, der in der dreidimensionalen Welt zwischen zwei Objekten besteht. Wir sprechen nun von räumlich-zeitlichen Intervallen zwischen verschiedenen Ereignissen und kombinieren sowohl deren räumliche als auch zeitliche Entfernung voneinander. Mit anderen Worten: Zeit und Raum werden in der Relativitätstheorie als eine Art vierdimensionales Kontinuum betrachtet. Es kann als Raumzeit definiert werden. In diesem Kontinuum werden diejenigen Beobachter, die sich relativ zueinander bewegen, unterschiedliche Meinungen haben, sogar darüber, ob zwei Ereignisse gleichzeitig stattgefunden haben oder ob eines davon dem anderen vorausgegangen ist. Die Ursache-Wirkungs-Beziehungen werden jedoch nicht verletzt. Mit anderen Worten: Selbst die Allgemeine Relativitätstheorie lässt die Existenz eines solchen Koordinatensystems nicht zu, in dem zwei Ereignisse in unterschiedlicher Reihenfolge und nicht gleichzeitig auftreten.

Allgemeine Relativitätstheorie und das Gesetz der universellen Gravitation

Nach dem Gesetz der universellen Gravitation gilt von Newton entdeckt, die Kraft der gegenseitigen Anziehung existiert im Universum zwischen zwei beliebigen Körpern. Von dieser Position aus dreht sich die Erde um die Sonne, da zwischen ihnen gegenseitige Anziehungskräfte bestehen. Dennoch zwingt uns die Allgemeine Relativitätstheorie dazu, dieses Phänomen aus einer anderen Perspektive zu betrachten. Nach dieser Theorie ist die Schwerkraft eine Folge der „Krümmung“ (Deformation) der Raumzeit, die unter dem Einfluss der Masse beobachtet wird. Je schwerer der Körper (in unserem Beispiel die Sonne) ist, desto mehr „krümmt“ sich die Raumzeit unter ihm. Dementsprechend ist sein Gravitationsfeld stärker.

Um das Wesen der Relativitätstheorie besser zu verstehen, wenden wir uns einem Vergleich zu. Der Allgemeinen Relativitätstheorie zufolge dreht sich die Erde um die Sonne wie eine kleine Kugel, die um den Kegel eines Trichters rollt, der dadurch entsteht, dass die Sonne „durch die Raumzeit drängt“. Und was wir normalerweise als Schwerkraft betrachten, ist nach Newtons Verständnis tatsächlich eine äußere Manifestation dieser Krümmung und keine Kraft. Bisher wurde keine bessere Erklärung für das Phänomen der Schwerkraft gefunden als die in der Allgemeinen Relativitätstheorie vorgeschlagene.

Methoden zur Überprüfung der GTR

Beachten Sie, dass die allgemeine Relativitätstheorie nicht leicht zu überprüfen ist, da ihre Ergebnisse unter Laborbedingungen fast dem Gesetz der universellen Gravitation entsprechen. Dennoch führten Wissenschaftler noch eine Reihe wichtiger Experimente durch. Ihre Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass Einsteins Theorie bestätigt ist. GR hilft auch bei der Erklärung verschiedene Phänomene im Weltraum beobachtet. Dabei handelt es sich beispielsweise um kleine Abweichungen des Merkur von seiner stationären Umlaufbahn. Aus Sicht der klassischen Newtonschen Mechanik sind sie nicht erklärbar. Das ist auch der Grund elektromagnetische Strahlung Die von entfernten Sternen ausgehende Strahlung wird gebogen, wenn sie nahe an der Sonne vorbeizieht.

Die von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagten Ergebnisse weichen tatsächlich nur dann erheblich von denen der Newtonschen Gesetze ab (sein Porträt ist oben dargestellt), wenn superstarke Gravitationsfelder vorhanden sind. Daher sind für eine vollständige Überprüfung der Allgemeinen Relativitätstheorie entweder sehr genaue Messungen von Objekten enormer Masse oder von Schwarzen Löchern erforderlich, da unsere üblichen Konzepte auf sie nicht anwendbar sind. Daher ist die Entwicklung experimenteller Methoden zur Überprüfung dieser Theorie eine der Hauptaufgaben der modernen Experimentalphysik.

Die Gedanken vieler Wissenschaftler und sogar wissenschaftsferner Menschen beschäftigen sich mit der von Einstein geschaffenen Relativitätstheorie. Wir haben kurz erklärt, was es ist. Diese Theorie stellt unsere üblichen Vorstellungen von der Welt auf den Kopf, weshalb das Interesse daran immer noch nicht nachlässt.

Die Allgemeine Relativitätstheorie ist zusammen mit der Speziellen Relativitätstheorie das brillante Werk von Albert Einstein, der zu Beginn des 20. Jahrhunderts die Sichtweise der Physiker auf die Welt veränderte. Hundert Jahre später ist die Allgemeine Relativitätstheorie die wichtigste und wichtigste Theorie der Physik weltweit und zusammen mit Quantenmechanik behauptet, einer der beiden Eckpfeiler der „Theorie von allem“ zu sein. Die Allgemeine Relativitätstheorie beschreibt die Schwerkraft als Folge der Krümmung der Raumzeit (in der Allgemeinen Relativitätstheorie zu einem Ganzen vereint) unter dem Einfluss der Masse. Dank der Allgemeinen Relativitätstheorie haben Wissenschaftler viele Konstanten abgeleitet, eine Reihe unerklärlicher Phänomene getestet und Dinge wie Schwarze Löcher, Dunkle Materie und Dunkle Energie, die Expansion des Universums usw. erfunden. Urknall und vieles mehr. GTR legte auch ein Veto gegen die Überschreitung der Lichtgeschwindigkeit ein und hielt uns dadurch buchstäblich in unserer Umgebung (dem Sonnensystem) fest, hinterließ jedoch ein Schlupfloch in Form von Wurmlöchern – kurze mögliche Wege durch die Raumzeit.

Ein Mitarbeiter der RUDN-Universität und seine brasilianischen Kollegen stellten das Konzept der Verwendung stabiler Wurmlöcher als Portale in Frage verschiedene Punkte Freizeit. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden in Physical Review D veröffentlicht – ein eher abgedroschenes Klischee in der Science-Fiction. Ein Wurmloch oder „Wurmloch“ ist eine Art Tunnel, der entfernte Punkte im Raum oder sogar zwei Universen durch die Krümmung der Raumzeit verbindet.

Die Spezielle Relativitätstheorie (STR) oder partielle Relativitätstheorie ist eine Theorie von Albert Einstein, veröffentlicht 1905 in dem Werk „Zur Elektrodynamik bewegter Körper“. Annalen der Physik, IV. Folge 17. Seite 891-921 (Juni 1905).

Es erklärte die Bewegung zwischen verschiedenen Trägheitsbezugssystemen oder die Bewegung von Körpern, die sich mit konstanter Geschwindigkeit relativ zueinander bewegen. In diesem Fall sollte keines der Objekte als Referenzsystem genommen werden, sondern sie sollten relativ zueinander betrachtet werden. SRT sieht nur einen Fall vor, in dem zwei Körper ihre Bewegungsrichtung nicht ändern und sich gleichmäßig bewegen.

Die Gesetze der SRT verlieren ihre Gültigkeit, wenn einer der Körper seine Flugbahn ändert oder seine Geschwindigkeit erhöht. Hier findet die Allgemeine Relativitätstheorie (GTR) statt, die eine allgemeine Interpretation der Bewegung von Objekten liefert.

Zwei Postulate, auf denen die Relativitätstheorie basiert:

1. Das Relativitätsprinzip- Ihm zufolge gelten in allen existierenden Bezugssystemen, die sich mit konstanter Geschwindigkeit relativ zueinander bewegen und die Richtung nicht ändern, die gleichen Gesetze.
2. Das Lichtgeschwindigkeitsprinzip- Die Lichtgeschwindigkeit ist für alle Beobachter gleich und hängt nicht von der Geschwindigkeit ihrer Bewegung ab. Dies ist die höchste Geschwindigkeit, und nichts in der Natur hat eine höhere Geschwindigkeit. Die Lichtgeschwindigkeit beträgt 3*10^8 m/s.

Als Grundlage diente Albert Einstein eher experimentellen als theoretischen Daten. Dies war einer der Bestandteile seines Erfolgs. Neue experimentelle Daten dienten als Grundlage für die Erstellung einer neuen Theorie.

Seit Mitte des 19. Jahrhunderts suchten Physiker nach einem neuen geheimnisvollen Medium namens Äther. Es wurde angenommen, dass der Äther alle Objekte durchdringen kann, aber nicht an deren Bewegung teilnimmt. Nach dem Glauben über den Äther ändert sich durch die Änderung der Geschwindigkeit des Betrachters im Verhältnis zum Äther auch die Lichtgeschwindigkeit.

Einstein lehnte im Vertrauen auf Experimente das Konzept eines neuen Äthermediums ab und ging davon aus, dass die Lichtgeschwindigkeit immer konstant ist und nicht von irgendwelchen Umständen abhängt, beispielsweise von der Geschwindigkeit eines Menschen selbst.

Zeitintervalle, Entfernungen und ihre Gleichmäßigkeit

Die spezielle Relativitätstheorie verknüpft Zeit und Raum. Im materiellen Universum sind im Weltraum drei bekannt: rechts und links, vorwärts und rückwärts, oben und unten. Wenn wir ihnen eine weitere Dimension hinzufügen, die Zeit genannt wird, bildet diese die Grundlage des Raum-Zeit-Kontinuums.

Wenn Sie sich langsam bewegen, stimmen Ihre Beobachtungen nicht mit denen von Personen überein, die sich schneller bewegen.

Spätere Experimente bestätigten, dass Raum wie Zeit nicht auf die gleiche Weise wahrgenommen werden kann: Unsere Wahrnehmung hängt von der Bewegungsgeschwindigkeit von Objekten ab.

Energie mit Masse verbinden

Einstein entwickelte eine Formel, die Energie mit Masse kombinierte. Diese Formel ist in der Physik weit verbreitet und jedem Schüler bekannt: E=m*c², wobei E-Energie; m – Körpermasse, c – Geschwindigkeit Ausbreitung von Licht.

Die Masse eines Körpers nimmt proportional zur Zunahme der Lichtgeschwindigkeit zu. Wenn man die Lichtgeschwindigkeit erreicht, werden Masse und Energie eines Körpers dimensionslos.

Durch die Erhöhung der Masse eines Objekts wird es schwieriger, seine Geschwindigkeit zu erhöhen, d. h. für einen Körper mit einer unendlich großen materiellen Masse ist unendlich viel Energie erforderlich. Aber in Wirklichkeit ist dies unmöglich zu erreichen.

Einsteins Theorie kombinierte zwei getrennte Bestimmungen: die Position der Masse und die Position der Energie in einem allgemeinen Gesetz. Dadurch war es möglich, Energie in materielle Masse umzuwandeln und umgekehrt.

Nur die Faulen kennen die Lehren von Albert Einstein nicht, die die Relativität von allem bezeugen, was in dieser sterblichen Welt geschieht. Seit fast hundert Jahren gibt es nicht nur in der Welt der Wissenschaft, sondern auch in der Welt der praktizierenden Physiker Streitigkeiten. Einsteins Relativitätstheorie beschrieben in einfachen Worten Es ist leicht zugänglich und für Uneingeweihte kein Geheimnis.

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Ein paar allgemeine Fragen

Unter Berücksichtigung der Besonderheiten der theoretischen Lehren des großen Albert können seine Postulate von einer Vielzahl von Bewegungen theoretischer Physiker eher zweideutig beurteilt werden wissenschaftliche Schulen sowie Anhänger der irrationalen Strömung der physikalisch-mathematischen Schule.

Damals zu Beginn des letzten Jahrhunderts, als es vor diesem Hintergrund einen Aufschwung des wissenschaftlichen Denkens gab soziale Veränderungen Es entstanden bestimmte wissenschaftliche Bewegungen und die Relativitätstheorie aller Dinge, in denen der Mensch lebt. Egal wie unsere Zeitgenossen diese Situation beurteilen, jeder echte Welt wirklich nicht statisch, Einsteins spezielle Relativitätstheorie:

• Die Zeiten ändern sich, die Ansichten und die geistige Meinung der Gesellschaft zu bestimmten gesellschaftlichen Problemen ändern sich;
• Soziale Grundlagen und Weltanschauung zur Wahrscheinlichkeitslehre in verschiedenen Staatssysteme und bei spezielle Bedingungen Die Entwicklung der Gesellschaft veränderte sich im Laufe der Zeit und unter dem Einfluss anderer objektiver Mechanismen.
• Wie wurden die Ansichten der Gesellschaft zu Problemen geprägt? gesellschaftliche Entwicklung, die gleiche Einstellung und Meinung dazu Einsteins Theorien über die Zeit.

Wichtig! Einsteins Gravitationstheorie war die Grundlage für systematische Auseinandersetzungen zwischen den angesehensten Wissenschaftlern, sowohl zu Beginn seiner Entwicklung als auch während seiner Fertigstellung. Es wurde darüber gesprochen, es gab zahlreiche Debatten, es wurde zum Gesprächsthema in den höchsten Salons verschiedener Länder.

Wissenschaftler diskutierten darüber, es war Gegenstand von Gesprächen. Es gab sogar die Hypothese, dass die Lehre nur für drei Personen aus der wissenschaftlichen Welt verständlich war. Als die Zeit gekommen war, begannen die Priester der geheimnisvollsten aller Wissenschaften – der euklidischen Mathematik –, die Postulate zu erklären. Dann wurde versucht, sein digitales Modell zu erstellen und die gleichen mathematisch verifizierten Konsequenzen seiner Wirkung auf den Weltraum zu ermitteln. Der Autor der Hypothese gab zu, dass es sehr schwierig wurde, selbst das zu verstehen, was er geschaffen hatte. Also, was bedeutet Allgemeine Relativitätstheorie, Was erforscht und welche praktische Anwendung hat es in der modernen Welt gefunden?

Geschichte und Wurzeln der Theorie

Heute werden die Leistungen des großen Einstein in den allermeisten Fällen kurz als völlige Negierung dessen beschrieben, was ursprünglich eine unerschütterliche Konstante war. Es war diese Entdeckung, die es ermöglichte, das zu widerlegen, was allen Schulkindern als physikalisches Binomial bekannt ist.

Die Mehrheit der Weltbevölkerung hat auf die eine oder andere Weise sorgfältig und nachdenklich oder oberflächlich, wenn auch nur einmal, die Seiten des großen Buches – der Bibel – aufgeschlagen.

Darin können Sie nachlesen, was zu einer wahren Bestätigung wurde die Essenz der Lehre- woran ein junger amerikanischer Wissenschaftler zu Beginn des letzten Jahrhunderts arbeitete. Tatsachen der Levitation und andere ziemlich häufige Dinge in der Geschichte des Alten Testaments wurden in der Neuzeit einst zu Wundern. Äther ist ein Raum, in dem ein Mensch ein völlig anderes Leben führte. Die Besonderheiten des Lebens in der Luft wurden von vielen Weltstars auf dem Gebiet der Naturwissenschaften untersucht. UND Einsteins Gravitationstheorie bestätigte, dass das, was in dem alten Buch beschrieben wurde, wahr ist.

Die Arbeit von Hendrik Lorentz und Henri Poincaré ermöglichte es, bestimmte Eigenschaften des Äthers experimentell zu entdecken. Dies ist zunächst einmal die Arbeit an der Erstellung mathematischer Modelle der Welt. Grundlage war die praktische Bestätigung, dass sich materielle Teilchen bei Bewegung im ätherischen Raum relativ zur Bewegungsrichtung zusammenziehen.

Die Arbeiten dieser großen Wissenschaftler ermöglichten es, die Grundlage für die Hauptpostulate der Lehre zu schaffen. genau dieser Fakt liefert ständigen Stoff für die Behauptung, dass die Werke des Nobelpreisträgers und Alberts relativistische Theorie waren und bleiben Plagiate. Viele Wissenschaftler behaupten heute, dass viele Postulate schon viel früher akzeptiert wurden, zum Beispiel:

• Das Konzept der bedingten Gleichzeitigkeit von Ereignissen;
• Prinzipien der konstanten Binomialhypothese und Kriterien für die Lichtgeschwindigkeit.

Was tun? die Relativitätstheorie verstehen? Der Punkt liegt in der Vergangenheit. In den Werken von Poincaré wurde die Hypothese aufgestellt, dass hohe Geschwindigkeiten in den Gesetzen der Mechanik überdacht werden müssen. Dank der Aussagen eines französischen Physikers wissenschaftliche Welt lernte, wie relative Bewegung in der Projektion zur Theorie des ätherischen Raums ist.

In der statischen Wissenschaft wurde ein großes Volumen betrachtet physikalische Prozesse für verschiedene materielle Objekte, die sich mit bewegen. Die Postulate des allgemeinen Konzepts beschreiben die Prozesse, die bei der Beschleunigung von Objekten ablaufen, erklären die Existenz von Gravitonteilchen und die Schwerkraft selbst. Das Wesen der Relativitätstheorie bei der Erklärung jener Tatsachen, die für Wissenschaftler bisher Unsinn waren. Wenn es notwendig ist, die Merkmale der Bewegung und die Gesetze der Mechanik, die Beziehungen zwischen Raum und Zeitkontinuum unter Bedingungen der Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit zu beschreiben, sollten ausschließlich die Postulate der Relativitätslehre angewendet werden.

Über die Theorie kurz und klar

Warum unterscheidet sich die Lehre des großen Albert so sehr von der Lehre der Physiker vor ihm? Früher war die Physik eine eher statische Wissenschaft, die die Prinzipien der Entwicklung aller Prozesse in der Natur im Bereich des Systems „Hier, Heute und Jetzt“ betrachtete. Einstein ermöglichte es, alles, was um ihn herum geschah, nicht nur im dreidimensionalen Raum, sondern auch in Bezug auf verschiedene Objekte und Zeitpunkte zu sehen.

Aufmerksamkeit! Im Jahr 1905 als Einstein seine Relativitätstheorie veröffentlichte Dadurch war es möglich, die Bewegung zwischen verschiedenen Trägheitsberechnungssystemen auf verständliche Weise zu erklären und zu interpretieren.

Seine Hauptbestimmungen sind das Verhältnis der konstanten Geschwindigkeiten zweier Objekte, die sich relativ zueinander bewegen, anstelle eines der Objekte, das als einer der absoluten Referenzfaktoren angesehen werden kann.

Merkmal der Lehre ist, dass es in Bezug auf einen Ausnahmefall betrachtet werden kann. Hauptfaktoren:

1. Geradlinigkeit der Bewegungsrichtung;
2. Gleichmäßigkeit der Bewegung eines materiellen Körpers.

Bei Richtungsänderungen oder anderen einfachen Parametern, wenn ein materieller Körper beschleunigen oder sich zur Seite drehen kann, gelten die Gesetze der statischen Relativitätslehre nicht. In diesem Fall treten die allgemeinen Relativitätsgesetze in Kraft, die die Bewegung materieller Körper in einer allgemeinen Situation erklären können. Damit fand Einstein eine Erklärung für alle Prinzipien der Interaktion physischer Körper untereinander im Raum.

Prinzipien der Relativität

Grundsätze des Unterrichts

Die Aussage über die Relativität ist seit hundert Jahren Gegenstand der lebhaftesten Diskussionen. Die meisten Wissenschaftler denken darüber nach Verschiedene Optionen Anwendung von Postulaten als Anwendung zweier Prinzipien der Physik. Und dieser Weg ist in der angewandten Physik am beliebtesten. Grundpostulate Relativitätstheorie, interessante Fakten , die heute unwiderlegbare Bestätigung gefunden haben:

• Das Relativitätsprinzip. Wahrung der Beziehung der Körper nach allen Gesetzen der Physik. Akzeptieren Sie sie als Trägheitsbezugssysteme, die sich relativ zueinander mit konstanter Geschwindigkeit bewegen.
• Postulieren Sie über die Lichtgeschwindigkeit. Es bleibt in allen Situationen eine unveränderliche Konstante, unabhängig von Geschwindigkeit und Verhältnis zu Lichtquellen.

Trotz der Widersprüche zwischen der neuen Lehre und den Grundpostulaten einer der exaktesten Wissenschaften, die auf konstanten statischen Indikatoren basieren, zog die neue Hypothese eine neue Sichtweise auf sich die Umwelt. Der Erfolg des Wissenschaftlers war gesichert, was durch die Auszeichnung bestätigt wurde Nobelpreis auf dem Gebiet der exakten Wissenschaften.

Was hat diese erstaunliche Popularität verursacht? wie Einstein seine Relativitätstheorie entdeckte? Taktik eines jungen Wissenschaftlers.

1. Bisher haben weltberühmte Wissenschaftler eine These aufgestellt und erst dann eine Reihe praktischer Studien durchgeführt. Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt Daten erhoben wurden, die nicht dem Gesamtkonzept entsprachen, wurden diese als fehlerhaft erkannt und begründet.
2. Das junge Genie wandte radikal andere Taktiken an, führte praktische Experimente durch, sie waren seriell. Die erzielten Ergebnisse wurden in eine kohärente Theorie integriert, obwohl sie möglicherweise irgendwie nicht in die konzeptionelle Reihe passten. Und keine „Fehler“ oder „Ungenauigkeiten“, alle Momente Relativitätshypothesen, Beispiele und die Ergebnisse der Beobachtungen passen eindeutig in die revolutionäre theoretische Lehre.
3. Der zukünftige Nobelpreisträger bestritt die Notwendigkeit, den mysteriösen Äther zu untersuchen, in dem sich Lichtwellen ausbreiten. Der Glaube, dass der Äther existiert, hat zu einer Reihe erheblicher Missverständnisse geführt. Das Hauptpostulat ist eine Änderung der Geschwindigkeit des Lichtstrahls relativ zum Beobachter, der den Prozess im ätherischen Medium beobachtet.

Relativität für Dummies

Relativität ist die einfachste Erklärung

Abschluss

Die wichtigste Errungenschaft des Wissenschaftlers ist der Beweis der Harmonie und Einheit solcher Größen wie Raum und Zeit. Die grundlegende Natur der Verbindung zwischen diesen beiden Kontinuen innerhalb der drei Dimensionen, kombiniert mit der Zeitdimension, hat es ermöglicht, viele Geheimnisse der Natur der materiellen Welt zu verstehen. Dank an Einsteins Gravitationstheorie Erkundung der Tiefen und andere Errungenschaften wurden möglich moderne Wissenschaft, da das volle Potenzial der Lehre bis heute nicht ausgeschöpft wird.