Što je teorija relativnosti za lutke

Posebna teorija relativnosti doslovno je revolucionirala svijet fizike i potpuno promijenila općeprihvaćeno shvaćanje svijeta oko nas.

Mnogi su fizičari još uvijek u žustrim raspravama vezanim uz teoriju relativnosti. U ovom ću materijalu pokušati što jasnije objasniti što je ta teorija relativnosti.

Posebna i opća teorija relativnosti

Davne 1905. godine veliki fizičar Albert Einstein objavio je svoje djelo pod naslovom Posebna teorija relativnosti (u daljnjem tekstu SRT), u kojem objašnjenje kako opisati kretanje između različitih inercijalnih referentnih okvira ili, jednostavnije, objekata koji se međusobno pomiču s određenim ubrzati.

U svom radu znanstvenik je rekao da vam je potrebno tijekom kretanja dva predmeta fiksnom brzinom proučavati njihovo kretanje relativno jedni prema drugima i ne uzimati jedan od predmeta kao apsolutni sustav odbrojavanje.

Jednostavno rečeno, ako konvencionalni astronauti lete na jednoj letjelici, a vi i vaš partner na drugoj, onda za kako biste usporedili svoja zapažanja, jedino što trebate znati je brzina u međusobnom odnosu prijatelju.

Posebna teorija relativnosti

Ovo je jedinstveni pododjeljak koji proučava isključivo poseban slučaj (zato se i zove tako), u kojem je gibanje jednoliko i pravocrtno.

U slučaju da je materijalni objekt ubrzan ili se kreće u luku, tada JEDNA STOTINA ne primjenjuje. U ovom se slučaju već koristi Opća relativnost (Opća teorija relativnosti), opisujući kretanje tijela u svim ostalim slučajevima.

Sva Einsteinova teorija temelji se na sljedećim glavnim postulatima:

1. Načelo relativnosti. Prema njemu, svi fizički zakoni djeluju čak i na objekte koji su inercijski referentni okviri (kreću se jedan prema drugom fiksnom brzinom).
2. Princip brzine svjetlosti. Brzina svjetlosti je ista za apsolutno sve predmete i nije važno kojom brzinom se materijalni predmeti kreću u odnosu na izvor svjetlosti.

Pretrage etera i eksperimentalni podaci

Krajem 19. stoljeća znanstvenici tog doba aktivno su tragali za takozvanim eterom - sredinom u kojoj su se, prema njihovim idejama, trebali širiti svjetlosni valovi. Istodobno, razmotrena je analogija sa zvučnim valovima, koji trebaju određeni medij za širenje.

Kao rezultat toga, postojalo je uvjerenje da će se brzina svjetlosti mijenjati ovisno o brzini promatrača u odnosu na eter.

Einstein je, za razliku od svojih kolega, odlučio vjerovati rezultatima pokusa i odbacio teoriju etera kao neodrživu i iznio svoju pretpostavku na temelju eksperimentalno dobivenog podaci.

I zaključio je da su svi fizički zakoni, poput brzine svjetlosti, konstantni i ni na koji način ne ovise o vlastitoj brzini promatrača.

Homogenost prostora i vremena

Dakle, prema SRT-u postoji nepromjenjiva veza između prostora i vremena. Svi savršeno znamo da naš Svemir ima tri prostorne dimenzije:

Dolje i gore, lijevo i desno i naprijed-natrag. Ovom nepromjenjivom trojcu dodana je i takozvana vremenska dimenzija, a sada su te četiri dimenzije osnova našeg prostorno-vremenskog kontinuuma.

Dakle, ako se krećete velikom brzinom, posebno svoja zapažanja u vezi s vremenom i prostor će se značajno razlikovati od opažanja ostalih promatrača koji se kreću sa znatno manje ubrzati. Teško je, sad ću to objasniti jednostavnim primjerom.

Dakle, zamislite dvije svemirske letjelice. Na jednom ste vi, a vi držite laserski pokazivač. Uključite ga i usmjerite pod pravim kutom prema zrcalu smještenom na stropu i promatrate kako on (laserska zraka), odražen vertikalno prema dolje, pada na pod.

Sad zamislite da se vaš brod kreće ogromnom brzinom od pola brzine svjetlosti. Dakle, prema Einsteinovoj posebnoj teoriji, ova će vam brzina biti apsolutno nevidljiva.

Ali za promatrače druge svemirske letjelice, koja miruje, promatrajući vaš eksperiment laserom, vidjet će sasvim drugu sliku, naime:

Vanjski promatrač vidjet će da će se zraka koju emitirate pomicati dijagonalno prema zrcalu (a ne pod izravnom kut kao u vašem slučaju), a zatim će se odbiti od njegove površine, također će ići dijagonalno na pod i pasti mu.

Drugim riječima, putanja laserske zrake bit će različita za vas i za vanjskog promatrača. To znači da će se i vrijeme potrebno da snop putuje na različitim udaljenostima razlikovati.

Taj se fenomen naziva vremenskom dilatacijom, odnosno vrijeme na vašem zvjezdanom brodu, krećući se velikom brzinom, teći će puno sporije nego za vanjske promatrače.

Ovaj misaoni eksperiment pokazuje da postoji neraskidiva veza između prostora i vremena. Ta se veza može jasno vidjeti samo kada je riječ o brzinama bliskim brzini svjetlosti.

Kombinirajući masu i energiju

Uz to, veliki je znanstvenik izveo formulu prema kojoj masa i energija imaju neraskidivu vezu:

Dakle, prema teoriji velikog fizičara, kada se brzina predmeta izrađenog od materije približi brzini svjetlosti, tada se njegova masa povećava. Drugim riječima, što je objekt brži, to je veća njegova težina, što znači da ga je sve teže raširiti.

Dakle, kada materijalni objekt postigne brzinu svjetlosti, tada će njegova masa biti jednaka beskonačnosti.

Slijedom toga, što je tijelo teže, to je potrebno više energije za njegovo ubrzanje, a beskonačna količina energije potrebna je za ubrzanje tijela s beskonačnom masom.

Iz ovoga proizlazi da je za materijalne predmete u principu brzina svjetlosti nedostižna.

Prije ove teorije nitko nije vidio očitu vezu između energije i mase i to je Einstein dokazao zakon očuvanja energije i zakon očuvanja mase dijelovi su jednog općeg zakona masa-energija.

Je li vam se svidio materijal? Tada volimo, pretplaćujemo se i komentiramo. Hvala što ste pročitali do kraja!