一般相対性理論。 アルバート・アインシュタインの相対性理論。 では、アインシュタインは正しかったのでしょうか? 相対性理論のテスト

100 年前の 1915 年、当時すでに物理学で革命的な発見をしていた若いスイスの科学者が、重力に関する根本的に新しい理解を提案しました。

1915 年、アインシュタインは一般相対性理論を発表しました。この理論は、重力を時空の基本的な性質として特徴付けています。 彼は、物質とその中に存在する放射のエネルギーと運動に対する時空の曲率の影響を説明する一連の方程式を提示しました。

100 年後、一般相対性理論 (GR) が構築の基礎となりました。 現代科学、彼女は科学者が彼女を攻撃したすべてのテストに耐えました。

しかし、最近まで実験を行うことはできませんでした 極限状態理論の安定性をテストします。

相対性理論が100年以上にわたって証明されてきたことは驚くべきことです. 私たちはまだアインシュタインが書いたものを使っています!

Clifford Will、理論物理学者、フロリダ大学

科学者たちは現在、一般相対性理論を超えた物理学を探求する技術を手にしています。

重力の新しい見方

一般理論相対性理論は、重力を (ニュートン物理学で見られるように) 力としてではなく、物体の質量による時空の曲率として説明します。 地球が太陽の周りを公転しているのは、星が地球を引き寄せているからではなく、太陽が時空を変形させているからです。 重いボウリング ボールを伸ばしたブランケットの上に置くと、ブランケットの形が変わります。重力とほぼ同じように空間に影響を与えます。

アインシュタインの理論は、いくつかのクレイジーな発見を予測していました。 例えば、ブラックホールの存在の可能性は、時空を曲げて内部から何も、光さえも逃れられないようにする。 この理論に基づいて、宇宙が膨張し加速しているという今日一般的に受け入れられている意見の証拠が見つかりました。

一般相対性理論は、多くの観測によって確認されています。 アインシュタイン自身も一般相対性理論を使って水星の軌道を計算しましたが、水星の運動はニュートンの法則では記述できません。 アインシュタインは、光を曲げるほど巨大な物体の存在を予測しました。 これは、天文学者がよく遭遇する重力レンズ現象です。 たとえば、太陽系外惑星の探索は、惑星がその周りを公転する星の重力場によって曲げられる放射線の微妙な変化の影響に基づいています。

アインシュタインの理論のテスト

地球や惑星の観測で行われた実験が示すように、一般相対性理論は通常の重力に対してうまく機能します。 太陽系. しかし、物理学の境界上にある空間のフィールドの影響が非常に強い条件下でテストされたことはありません。

このような条件下で理論をテストする最も有望な方法は、重力波と呼ばれる時空の変化を観測することです。 それらは、ブラックホールなどの2つの大質量物体、または特に高密度の物体である中性子星の合併中に、大きなイベントの結果として表示されます。

この大きさの宇宙の花火は、時空の波紋が最小になります。 たとえば、2 つのブラック ホールが衝突し、銀河のどこかで合体した場合、重力波によって、地球上の物体間の距離が 1 メートル離れて、原子核の直径の 1,000 分の 1 に引き伸ばされたり、圧縮されたりする可能性があります。

このような出来事による時空の変化を記録できる実験が登場しています。

今後 2 年以内に重力波が修正される可能性は十分にあります。

クリフォード・ウィル

レーザー干渉重力波観測所 (LIGO) は、ワシントン州リッチランドとルイジアナ州リビングストンの近くに観測所を持ち、レーザーを使用してデュアル L 字型検出器で微小な歪みを検出します。 時空の波紋が検出器を通過すると、空間が伸縮し、検出器の寸法が変化します。 そしてLIGOはそれらを測定できます。

LIGO は 2002 年に一連の打ち上げを開始しましたが、目標を達成することはできませんでした。 2010 年に改善が行われ、組織の後継者である Advanced LIGO Observatory が今年も稼働するはずです。 計画されている実験の多くは、重力波の探索を目的としています。

相対性理論をテストするもう 1 つの方法は、重力波の特性を調べることです。 たとえば、偏光メガネを通過する光のように、偏光することができます。 相対性理論はそのような効果の特徴を予測しており、計算からの逸脱は理論を疑う理由になるかもしれません。

統一理論

Clifford Will は、重力波の発見はアインシュタインの理論を強化するだけだと考えています。

一般相対性理論が正しいことを確認するには、その証拠を探し続ける必要があると思います。

なぜこれらの実験が必要なのですか？

現代物理学の最も重要でとらえどころのない課題の 1 つは、アインシュタインの研究、つまり大宇宙の科学と量子力学、最小の物体の現実を結び付ける理論の探索です。

この方向である量子重力の進歩には、一般相対性理論の変更が必要になる場合があります。 量子重力の分野での実験は非常に多くのエネルギーを必要とし、実行が不可能になる可能性があります。 「しかし、誰にもわかりません」とウィルは言います。

相対性理論は、20 世紀初頭にアルベルト アインシュタインによって導入されました。 その本質は何ですか？ 要点を検討し、理解できる言葉で TOE を特徴付けましょう。

相対性理論は、20世紀の物理学の不一致と矛盾を実質的に排除し、時空の構造の考え方を根本的に変えることを余儀なくされ、多数の実験と研究で実験的に確認されました。

このように、TOE はすべての現代の基礎の基礎を形成しました。 物理理論. 実際、これは現代物理学の母です!

まず、相対性理論には 2 つの理論があることに注意してください。

• 特殊相対性理論 (SRT) - 均一に移動するオブジェクトの物理プロセスを考慮します。
• 一般相対性理論 (GR) - 加速する物体について説明し、重力や存在などの現象の起源を説明します。

SRT が以前に登場したことは明らかであり、実際、SRT は GRT の一部です。 最初に彼女について話しましょう。

簡単な言葉でSTO

この理論は相対性原理に基づいており、静止している物体と一定の速度で動いている物体に関しては、どのような自然法則も同じであるということです。 そして、このような一見単​​純な考えから、光の速度 (真空中の 300,000 m/s) はすべての物体で同じであることがわかります。

たとえば、遠い未来から高速で飛行できる宇宙船が与えられたと想像してみてください。 船首にはレーザー砲が搭載されており、光子を前方に発射することができます。

船と比較すると、そのような粒子は光の速度で飛行しますが、静止した観測者と比較すると、両方の速度が合計されるため、より速く飛行するはずです。

しかし、これは実際には起こりません！ 傍観者あたかも速度が 宇宙船それらには追加されません。

覚えておく必要があります。どんな物体に対しても、光の速度は、それがどんなに速く動いても一定の値になります。

このことから、時間の遅れ、縦方向の収縮、速度に対する体重の依存性など、驚くべき結論が得られます。 特殊相対性理論の最も興味深い結果については、以下のリンクの記事を参照してください。

一般相対性理論（GR）の本質

それをよりよく理解するために、2 つの事実を再び組み合わせる必要があります。

• 私たちは4D空間に住んでいます

空間と時間は、「時空連続体」と呼ばれる同じ実体の現れです。 これは、x、y、z、および t 座標軸を持つ 4 次元時空です。

私たち人間は、4 つの次元を同じように知覚することはできません。 実際、実際の 4 次元オブジェクトの空間と時間への投影のみが表示されます。

興味深いことに、相対性理論は、物体が動くと変化するとは述べていません。 4 次元のオブジェクトは常に変更されませんが、相対的な動きによって投影が変化する可能性があります。 そして、これを時間の減速、サイズの縮小などとして認識します。

• すべての物体は加速するのではなく、一定の速度で落下します

怖がろう 思考実験. 閉鎖されたエレベーター キャビンに乗っていて、無重力状態にあると想像してください。

このような状況は、2 つの理由でのみ発生する可能性があります。宇宙にいるか、地球の重力の影響下でキャビンと一緒に自由に落下しています。

ブースの外を見ないと、この2つのケースを区別することは絶対に不可能です. ある場合は均等に飛行し、別の場合は加速して飛行するだけです。 あなたは推測する必要があります！

おそらく、アルバート アインシュタイン自身が想像上のエレベーターについて考えていたのでしょう。彼は 1 つの驚くべきアイデアを思いつきました。これら 2 つのケースを区別できない場合、重力による落下も等速運動です。 4 次元時空では運動が均一であるというだけですが、巨大な物体 (たとえば ) が存在する場合、それは曲げられ、均一な運動は加速運動の形で通常の 3 次元空間に投影されます。

完全に正しいわけではありませんが、別の単純な 2 次元空間曲率の例を見てみましょう。

それ自体の下にある巨大な物体は、一種の比喩的なじょうごを作成すると想像できます。 すると、通り過ぎて飛んでいる他の物体は、直線的に動き続けることができなくなり、曲がった空間の曲線に従って軌道を変えます。

ちなみに、体にあまりエネルギーがない場合、その動きは一般的に閉じている可能性があります。

体を動かすという観点からは、体を回転させるものは何も感じないため、体は直線的に動き続けることに注意してください。 彼らは曲がった空間に入ったばかりで、それが直線的でない軌道を持っていることに気づかずに.

時間を含む 4 つの次元が曲がっていることに注意する必要があるため、このアナロジーは注意して扱う必要があります。

したがって、一般相対性理論では、重力はまったく力ではなく、時空の曲率の結果にすぎません。 上で この瞬間この理論は重力の起源の実用的なバージョンであり、実験と非常によく一致しています。

一般相対性理論の驚くべき結果

巨大な物体の近くを飛んでいると、光線が曲がることがあります。 確かに、遠くの物体が他の物体の後ろに「隠れている」宇宙で発見されていますが、光線はそれらの周りを回っているため、光が私たちに届きます.

一般相対性理論によれば、重力が強いほど時間の経過は遅くなります。 この事実は、GPS と GLONASS の運用において必然的に考慮されます。なぜなら、それらの衛星は、地球よりも少し速く時を刻む最も正確な原子時計を持っているからです。 この事実を考慮しないと、1 日で座標の誤差は 10 km になります。

図書館やお店が近くにある場所がわかるのは、アルバート・アインシュタインのおかげです。

そして最後に、GR はブラック ホールの存在を予測します。このブラック ホールの周りでは、重力が非常に強いため、時間は近くで止まります。 そのため、ブラックホールに入った光はそこから出ること（反射すること）ができません。

ブラックホールの中心では、巨大な重力収縮により、無限に高密度の物体が形成されますが、これはあり得ないようです。

したがって、GR は とは対照的に、非常に矛盾した結論につながる可能性があるため、大多数の物理学者はそれを完全には受け入れず、代替案を探し続けました。

しかし、彼女は多くのことをうまく予測することができました. 科学が好きで、WikiScience を読んでください。

一般相対性理論は、特殊相対性理論とともに、20 世紀の初めに物理学者の世界観を変えたアルバート アインシュタインの素晴らしい業績です。 100 年後、一般相対性理論は世界の物理学の主要かつ最も重要な理論であり、量子力学と共に「すべての理論」の 2 つの基礎の 1 つであると主張しています。 一般相対性理論では、質量の影響下での時空の曲率 (一般相対性理論では 1 つの全体に結合される) の結果として重力を説明します。 一般相対性理論のおかげで、科学者は多くの定数を推測し、説明のつかない現象をテストし、ブラック ホール、暗黒物質、暗黒エネルギー、宇宙の膨張、 ビッグ・バンなどなど。 また、GTR は光速を拒否したため、文字通り私たちを近く (太陽系) に閉じ込めましたが、ワームホールの形で抜け穴を残しました。

RUDN 大学の従業員と彼のブラジル人の同僚は、安定したワームホールをポータルとして使用するという概念に疑問を呈しました。 異なる点時空。 彼らの研究結果は、フィジカル レビュー D に掲載されました。 ワームホール、または「ワームホール」は、時空を曲げることによって、空間内の離れたポイント、または 2 つの宇宙を接続する一種のトンネルです。

怠け者だけが、この人間の世界で起こるすべての相対性を証明するアルバート・アインシュタインの教えを知りません。 科学の世界だけでなく、実際の物理学者の世界でも、ほぼ100年にわたって論争が続いてきました。 アインシュタインの相対性理論で説明されている 簡単な言葉で 非常にアクセスしやすく、初心者にとっては秘密ではありません。

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いくつかの一般的な質問

偉大なアルバートの理論的教えの特殊性を考慮すると、彼の仮定は、理論物理学者のさまざまな流れによって曖昧に見なされる可能性があります。 科学学校、物理的および数学的な学校の不合理な流れの支持者と同様に。

前世紀の初めにさかのぼると、科学的思考の急増があり、その背景に対して 社会の変化特定の科学的傾向が現れ始め、人が住んでいるすべてのものの相対性理論が現れました。 同時代の人々がこの状況をどのように評価しようとも、 現実の世界本当に静的ではない 特殊理論アインシュタインの相対性理論:

• 時代は変わりつつあり、社会計画の特定の問題に対する社会の見方や精神的意見は変化しています。
• さまざまな分野における確率論に関する社会的基盤と世界観 政府システムそして 特別な条件社会の発展は、時間の経過とともに変化し、他の客観的なメカニズムの影響を受けました。
• 問題に対する社会の見方はどのように発展しましたか？ 社会開発、同じことについての態度と意見でした 時間に関するアインシュタインの理論.

重要！ アインシュタインの重力理論開発の開始時と完了時の両方で、最も評判の良い科学者の間で体系的な論争の基礎となった. 彼らは彼女について話しました、多くの論争が起こりました、彼女はさまざまな国の最も高級なサロンで話題になりました。

科学者たちはそれについて議論し、話題になりました。 科学界の3人だけがその教義を理解できるという仮説さえありました。 公準を説明する時が来たとき、最も神秘的な科学であるユークリッド数学の司祭たちが始めました。 次に、そのデジタルモデルと、世界空間でのその行動の数学的に検証された同じ結果を構築する試みが行われ、仮説の著者は、彼が作成したものでさえ理解することが非常に困難になったことを認めました. だから何ですか 一般相対性理論、何 探検するそして、それは現代世界でどのようなアプリケーションを見つけましたか?

理論の歴史とルーツ

今日、大多数の場合、偉大なアインシュタインの功績は、元は揺るぎない定数であったものの完全な否定と簡単に呼ばれています。 この発見により、すべての学童に物理的な二項式として知られていることに反論することが可能になりました。

世界の人口のほとんどは、何らかの形で、注意深く思慮深く、または表面的に、一度でも偉大な本である聖書のページに目を向けました。

真の確認になったものについて読むことができるのはその中にあります 教義の本質- 前世紀の初めに若いアメリカ人科学者が取り組んだこと。 空中浮揚の事実や、旧約聖書の歴史におけるその他のかなりありふれた事柄は、かつて現代では奇跡になりました。 エーテルは、人がまったく別の人生を送った空間です。 空気中の生命の特徴は、自然科学の分野で多くの世界の著名人によって研究されてきました。 と アインシュタインの重力理論古代の書物に書かれていることが真実であることを確認しました。

ヘンドリック・ローレンツとアンリ・ポアンカレの業績により、エーテルの特定の特徴を実験的に発見することが可能になりました。 まず第一に、これらは世界の数学的モデルの作成に関する作品です。 基礎は、物質粒子がエーテル空間を移動するとき、移動方向に対して収縮するという実際的な確認でした。

これらの偉大な科学者の業績により、教義の主な前提条件の基礎を築くことが可能になりました。 丁度 与えられた事実ノーベル賞受賞者の作品と アルバートの相対論昔も今も剽窃です。 今日、多くの科学者は、多くの仮定がはるかに早く受け入れられたと主張しています。例えば:

• イベントの条件付き同時性の概念。
• 一定二項仮説の原理と光速の基準。

何をするか 相対性理論を理解する? ポイントは過去にあります。 力学の法則における高速性を再考する必要があるという仮説が表明されたのは、ポアンカレの作品でした。 フランスの物理学者の声明のおかげで 学界投影の動きが、エーテル空間の理論とどのように関連しているかを学びました。

静的科学では、大きな体積が考慮されてきました 物理的プロセスと一緒に動くさまざまな物質的なオブジェクト。 一般的な概念の仮説は、加速する物体で発生するプロセスを説明し、重力子粒子と重力の存在を説明します。 相対性理論の本質以前は科学者にとってナンセンスだった事実を説明する際に。 運動の特徴と力学の法則、光速に近づく条件での空間と時間の連続体の関係を説明する必要がある場合は、相対性理論の仮定のみを使用する必要があります。

理論について簡潔かつ明確に

偉大なアルバートの教えは、彼以前の物理学者が行っていたものとどのように異なっているのでしょうか? 以前は、物理学はかなり静的な科学であり、「ここ、今日、そして今」システムの領域における自然のすべてのプロセスの開発の原則を考慮していました。 アインシュタインは、3次元空間だけでなく、さまざまなオブジェクトや時点に関連して、周りで起こるすべてを見ることを可能にしました.

注意！ 1905年、 アインシュタインが相対性理論を発表したとき、異なる慣性計算システム間の動きを説明し、アクセスしやすい方法で解釈することができました。

その主な規定は、オブジェクトの 1 つを取得する代わりに、2 つのオブジェクトの相対速度が一定であることの比率であり、これは絶対参照係数の 1 つとして使用できます。

教義の特徴それは、ある例外的なケースに関連して考えられるという事実にあります。 主な要因:

1. 移動方向の真直度;
2. 物体の運動の均一性。

方向やその他の単純なパラメーターを変更するとき、物体が加速したり横向きになったりする場合、静的相対性理論の法則は有効ではありません。 この場合、発効 一般法一般的な状況での物体の動きを説明できる相対論。 このように、アインシュタインは、宇宙での物理的な物体の相互作用のすべての原則について説明を見つけました。

相対性理論の原理

教義の原則

相対性理論に関する声明は、100 年にわたって最も活発な議論の対象となってきました。 ほとんどの科学者は 各種オプション物理学の 2 つの原則の適用としての仮定の適用。 そして、この道は応用物理学の分野で最も人気があります。 基本的な仮定 相対性理論、 興味深い事実 、今日、反論の余地のない確認が見つかりました：

• 相対性の原則。 すべての物理法則の下での物体の比率の保存。 互いに対して一定の速度で移動する参照の慣性座標系としてそれらを受け入れます。
• 光の速度について仮定します。 速度や光源との関係に関係なく、すべての状況で不変の定数のままです。

新しい教えと最も正確な科学の 1 つの基本的な仮説との間の矛盾にもかかわらず、一定の静的指標に基づいて、新しい仮説は新しい見方を引き付けました。 世界. 科学者の成功は保証され、それは賞によって確認されました ノーベル賞正確な科学の分野で。

その圧倒的な人気の理由と、 アインシュタインはどのようにして相対性理論を発見したのですか?? 若い科学者の戦術。

1. これまで、世界的に有名な科学者が論文を提出し、その後、多くの実践的な研究を実施してきました。 ある時点で一般的な概念に当てはまらないデータが得られた場合は、その理由を集計してエラーとして認識しました。
2. 若い天才は根本的に異なる戦術を使用し、実用的な実験を設定しました。それらは連続していました。 得られた結果は、どういうわけか概念的なシリーズには当てはまらないという事実にもかかわらず、首尾一貫した理論に並んでいました。 そして「ミス」も「エラー」もない、すべての瞬間 相対性仮説、例そして観察の結果は明らかに革命的な理論的教義に適合します。
3. 未来 ノーベル賞受賞者光の波が伝播する神秘的なエーテルを研究する必要性に反論しました。 エーテルが存在するという信念は、多くの重大な誤解につながっています。 主な仮定は、エーテル媒体でのプロセスを観察するものに対する光線の速度の変化です。

ダミーの相対性

相対性理論は最も簡単な説明です

結論

科学者の主な成果は、空間や時間などの量の調和と統一の証明です。 時間の次元と組み合わされた 3 つの次元の一部としてのこれら 2 つの連続体の接続の基本的な性質により、物質世界の性質の多くの秘密を学ぶことが可能になりました。 おかげで アインシュタインの重力理論教えの完全な可能性は今日まで使用されていないため、現代科学の深みやその他の成果を研究するために利用できるようになりました。

20 世紀初頭には、相対性理論が定式化されました。 それは何であり、その作成者は誰なのか、今日のすべての学生は知っています。 科学に疎い人でも興味を持ってしまうほど魅力的です。 記事上で 平易な言葉で相対性理論について説明します。相対性理論とは何か、その公準と応用は何か

彼らは、その作成者であるアルバート・アインシュタインが瞬時にひらめいたと言います。 科学者はスイスのベルンでトラムに乗っているようだった。 彼は街の時計を見て、路面電車が光速まで加速すると時計が止まることに突然気付きました。 この場合、時間がありません。 相対性理論の時間は非常に重要な役割を果たします 重要な役割. アインシュタインが定式化した仮説の 1 つは、観察者によって現実の認識が異なるというものです。 これは、特に時間と距離に当てはまります。

オブザーバーの位置の説明

その日、アルバートは、科学の言葉で説明すると、 物理現象またはイベントは、オブザーバーの参照フレームに依存します。 たとえば、路面電車の乗客が眼鏡を落とした場合、眼鏡は彼女に対して垂直に落下します。 通りに立っている歩行者の位置から見ると、トラムが動いていると同時にメガネが落ちているため、落下の軌跡は放物線に対応します。 したがって、誰もが独自の参照システムを持っています。 相対性理論の基本的な仮定をより詳細に検討することを提案します。

分散運動の法則と相対性原理

基準の枠組みが変われば出来事の記述も変わるという事実にもかかわらず、変わらない普遍的なものもあります。 これを理解するためには、眼鏡の落下の問題ではなく、この落下を引き起こす自然の法則を問う必要があります。 観察者が移動座標系にいるか静止座標系にいるかに関係なく、その答えは変わりません。 この法則は分布運動の法則と呼ばれます。 路面電車でも路上でも同じように機能します。 言い換えれば、出来事の記述が常に誰が観察するかに依存する場合、これは自然の法則には当てはまりません。 それらは、科学用語で言うのが通例であるように、不変です。 これが相対性原理です。

アインシュタインの2つの理論

この原則は、他の仮説と同様に、最初に次のように関連付けてテストする必要がありました。 自然現象私たちの現実に作用しています。 アインシュタインは、相対性原理から 2 つの理論を導き出しました。 それらは関連していますが、別個のものと見なされます。

私的、または特別な相対性理論 (SRT) は、速度が一定であるすべての可能な基準系について、自然の法則は同じままであるという立場に基づいています。 一般相対性理論 (GR) は、この原則を、加速度を伴って移動するものを含め、あらゆる参照フレームに拡張します。 1905 年、A. アインシュタインが最初の理論を発表しました。 2 つ目は、数学的装置の点でより複雑で、1916 年までに完成しました。 SRT と GR の両方の相対性理論の作成は、物理学の発展における重要な段階になりました。 それぞれを詳しく見てみましょう。

特殊相対性理論

それは何ですか、その本質は何ですか？ この質問に答えましょう。 世界がどのように機能するかについての私たちの直感的な考えと矛盾する多くの逆説的な効果を予測するのは、この理論です。 それは移動速度が光速に近づくと観測される効果について。 その中で最も有名なのは、時間の遅れ（クロック）の効果です。 観察者に対して相対的に動く時計は、彼が手にしている時計よりも遅いです。

座標系では、光速に近い速度で移動すると、観察者に対して時間が引き伸ばされ、逆に、この移動方向の軸に沿ってオブジェクトの長さ（空間範囲）が圧縮されます. この効果科学者はローレンツ・フィッツジェラルド収縮と呼んでいます。 1889年、イタリアの物理学者ジョージ・フィッツジェラルドによって記述されました。 そして1892年、オランダ人のヘンドリック・ローレンツがそれを補足しました。 この効果は説明します 否定的な結果、これはマイケルソン・モーリーの実験を与え、宇宙空間における私たちの惑星の速度は「空気のような風」を測定することによって決定されます. これらは、相対性理論（特殊）の基本的な仮定です。 アインシュタインは、類推によってこれらの質量変換を補足しました。 彼女によると、体の速度が光速に近づくと、体の質量が増加します。 たとえば、速度が 26 万 km/s、つまり光速の 87% である場合、基準の静止フレームにいる観測者の視点から、オブジェクトの質量は 2 倍になります。

サービスステーションの確認

どのように矛盾していても、これらすべての規定 常識、アインシュタインの時代以来、さまざまな実験で直接的かつ完全な確認を見つけています。 そのうちの 1 つは、ミシガン大学の科学者によって実施されました。 この興味深い経験は、物理学における相対性理論を裏付けています。 研究チームは定期的に大西洋横断飛行を行っていた旅客機に超高精度の時計を搭載し、空港に戻るたびに、これらの時計の測定値を対照のものと比較しました。 飛行機の時計が毎回コントロールよりも遅れていることがわかりました。 もちろん、それは取るに足らない数字、ほんの一瞬のことだけでしたが、事実自体は非常に示唆的です。

過去半世紀にわたり、研究者は加速器、つまり巨大なハードウェア複合体で素粒子を研究してきました。 それらの中で、電子または陽子のビーム、つまり荷電ビームは、速度が光速に近づくまで加速されます。 その後、彼らは核標的に向けて発砲します。 これらの実験では、粒子の質量が増加することを考慮する必要があります。そうしないと、実験の結果を解釈できません。 この点で、特殊相対性理論はもはや単なる仮説理論ではなくなりました。 ニュートン力学の法則とともに、応用工学で使用されるツールの 1 つになりました。 相対性理論の原理は偉大であることがわかった 実用この日。

SRT とニュートンの法則

ちなみに、（この科学者の肖像は上に示されています）について言えば、それらと矛盾しているように見える特殊相対性理論は、実際にはニュートンの法則の方程式をほぼ正確に再現していると言えます。速度が光速よりはるかに遅い物体を表すために使用されます。 つまり、特殊相対性理論を適用すれば、ニュートン物理学はまったくキャンセルされません。 それどころか、この理論はそれを補完し、拡張します。

光の速さは普遍定数

相対性原理を使用すると、世界の構造のこのモデルにおいて、光の速度が他の何かではなく、なぜ非常に重要な役割を果たすのかを理解できます。 この質問は、物理学を知り始めたばかりの人から尋ねられます。 光の速度は、自然科学の法則によってそのように定義されているため、普遍的な定数です (これについては、マクスウェルの方程式を調べることで詳しく知ることができます)。 真空中の光の速度は、相対性原理により、どの座標系でも同じです。 これは常識に反すると思うかもしれません。 観測者は、静止光源と移動光源の両方から同時に光を受け取ることがわかります (移動速度に関係なく)。 しかし、そうではありません。 光の速度は、その特別な役割により与えられます。 中央の場所特殊相対論だけでなく、一般相対論でも。 彼女について話しましょう。

一般相対性理論

すでに述べたように、すべての参照フレームに使用されますが、相互の速度が一定であるとは限りません。 数学的には、この理論は特殊な理論よりもはるかに複雑に見えます。 これは、彼らの出版物の間に11年が経過したという事実を説明しています. 一般相対性理論は、特殊なケースとして特殊を含みます。 したがって、ニュートンの法則も含まれます。 ただし、一般相対性理論は、その前任者よりもはるかに進んでいます。 たとえば、重力を新しい方法で説明します。

四次元

一般相対性理論のおかげで、世界は 4 次元になり、3 つの空間次元に時間が追加されます。 それらはすべて不可分であるため、2 つのオブジェクト間の 3 次元世界に存在する空間距離について話す必要はなくなりました。 ここで、さまざまなイベント間の時空間的間隔について話し、それらの空間的および時間的距離の両方を互いに結び付けます。 つまり、相対性理論における時間と空間は、一種の四次元連続体と見なされます。 それは時空として定義することができます。 与えられた連続体上で、互いに相対的に動いている観察者は、2 つの出来事が同時に起こったかどうか、またはそれらの一方が他方に先行したかどうかについてさえ、異なる意見を持つでしょう。 しかし、因果関係は破られていません。 言い換えれば、2 つの事象が異なる順序で発生し、同時に発生しないような座標系の存在は、一般相対性理論さえも許しません。

一般相対性理論と万有引力の法則

法令に従って 重力, ニュートンが発見した、相互引力の力は、任意の 2 つの物体間の宇宙に存在します。 この位置からの地球は、相互に引力があるため、太陽の周りを回転します。 それにもかかわらず、一般相対性理論は、この現象を別の角度から見なければならない。 この理論によれば、重力は、質量の影響下で観測される時空の「曲率」(変形) の結果です。 天体 (この例では太陽) が重いほど、その下でより多くの時空が「曲がります」。 したがって、その重力場はより強力です。

相対性理論の本質をよりよく理解するために、比較に目を向けましょう。 一般相対性理論によれば、地球は太陽の周りを公転しています。これは、太陽が時空の「パンチング」を行った結果として作成されたじょうごの円錐の周りを転がる小さなボールのようです。 そして、私たちが重力を考えていたのは、ニュートンの理解では、実際にはこの曲率の外的な現れであり、力ではありません. 一般相対性理論で提案されたものよりも優れた重力現象の説明は、今日まで見つかっていません。

一般相対性理論のチェック方法

一般相対性理論は、実験室条件での結果が万有引力の法則にほぼ一致するため、検証が容易ではないことに注意してください。 しかし、科学者たちは依然として多くの重要な実験を行っていました。 彼らの結果により、アインシュタインの理論が確認されたと結論付けることができます。 GRも説明に役立ちます さまざまな現象宇宙で観測。 これらは、たとえば、水星の静止軌道からのわずかなずれです。 ニュートン古典力学の観点からは、それらは説明できません。 これも理由です 電磁放射は、遠くの星から発せられ、太陽の近くを通過するときに曲がっています。

実際、一般相対性理論によって予測される結果は、超強力な重力場が存在する場合にのみ、ニュートンの法則 (彼の肖像画が上に示されています) によって与えられる結果とは大きく異なります。 したがって、一般相対性理論を完全に検証するには、膨大な質量の天体またはブラック ホールを非常に正確に測定する必要があります。 したがって、この理論をテストするための実験方法の開発は、現代の実験物理学の主要なタスクの 1 つです。

多くの科学者の心は、科学とはかけ離れた人々でさえ、アインシュタインによって作成された相対性理論に占められています。 それは何ですか、私たちは簡単に言いました。 この理論は、世界についての私たちの通常の考えを覆すので、世界への関心は今でも消えません。