Wat zijn relativistische effecten?

Klassieke natuurkunde is van mening datwaarnemers, ongeacht hun locatie, ontvangen dezelfde resultaten in hun tijd- en lengtemetingen. Het relativiteitsprincipe zegt dat waarnemers verschillende resultaten kunnen krijgen, en vergelijkbare verstoringen worden 'relativistische effecten' genoemd. Bij het naderen van de snelheid van het licht, gaat de fysica van Newton naar de kant.

Snelheid van het licht

Wetenschapper A. Michelson, die in 1881 metingen van de snelheid van het licht uitvoerde, realiseerde zich dat deze resultaten niet afhankelijk zijn van de snelheid waarmee de stralingsbron beweegt. Samen met E.V. Morley Michelson voerde een ander experiment uit in 1887, waarna het voor de hele wereld duidelijk werd: ongeacht in welke richting de meting wordt uitgevoerd, de snelheid van het licht is overal en altijd hetzelfde. De resultaten van deze studies waren in tegenspraak met de ideeën van de fysica van die tijd, want als het licht in een bepaald medium (ether) beweegt en de planeet in hetzelfde medium beweegt, kunnen metingen in verschillende richtingen op geen enkele manier hetzelfde zijn.

Later de Franse wiskundige, natuurkundige en astronoomJules Henri Poincaré werd een van de grondleggers van de relativiteitstheorie. Hij ontwikkelde de theorie van Lorentz, volgens welke de bestaande ether stationair is, dus de snelheid van het licht ten opzichte daarvan is niet afhankelijk van de snelheid van de bron. In bewegende referentiekaders worden Lorentz-transformaties uitgevoerd, en niet Galileïsche transformaties (Galileotransformaties die tot dan toe werden aangenomen in de Newtoniaanse mechanica). Vanaf nu werden Galileese transformaties een speciaal geval van Lorentz-transformaties, wanneer ze veranderden naar een ander inertiaal referentiekader voor een kleine (in vergelijking met de snelheid van het licht) snelheid.

Afschaffing van de uitzending

Het relativistische effect van verkorting van de lengte, ook wel de Lorentz-samentrekking genoemd, is dat voor een waarnemer de objecten die er naartoe bewegen een kortere lengte zullen hebben.

Een belangrijke bijdrage aan de relativiteitstheorie werd geleverd doorAlbert Einstein. Hij schafte volledig de term "ether" af, die tot dan toe aanwezig was in de redenering en berekeningen van alle fysici, en hij veranderde alle concepten van de eigenschappen van ruimte en tijd in kinematica.

Nadat het werk van Einstein uitkwam,Poincaré niet alleen gestopt met het schrijven van wetenschappelijke papers over het onderwerp, maar niet de naam van zijn collega's te vermelden in elk van zijn werken, met uitzondering van het enige geval van een verwijzing naar de theorie van de foto-elektrisch effect. Poincaré bleef de eigenschappen van de ether te bespreken, categorisch ontkennen elke publicatie van Einstein, hoewel in dit geval de zeer grote wetenschapper, met respect behandeld, en zelfs gaf hem een ​​briljante functie, toen de regering van de Hogere Polytechnische School graag Einstein uitnodigen in Zürich om een ​​professor op de school te worden.

Relativiteitstheorie

Zelfs veel van degenen die het helemaal niet eens zijnnatuurkunde en wiskunde, althans in algemene termen, is wat de relativiteitstheorie, want het is misschien wel de meest bekende van wetenschappelijke theorieën. Het postuleert slopen gewone begrippen van tijd en ruimte, en hoewel alle leerlingen leren de relativiteitstheorie, maar om het te begrijpen in zijn geheel is niet genoeg om de formule te leren kennen.

Het effect van de vertragingstijd werd gecontroleerdexperimenteer met supersonische vliegtuigen. De exacte atoomklok op het bord viel na terugkomst een fractie van een seconde achter. Als er twee waarnemers, één van die stationair is en de ander beweegt met een bepaalde snelheid ten opzichte van de eerste, terwijl de waarnemer die stilstaat, zal sneller gaan, en het object wordt ontroerend moment zal het iets langer duren. Echter, als de bewegende waarnemer zal besluiten om terug te gaan en controleer de tijd, blijkt dat zijn horloge liet een beetje kleiner dan de eerste. Dat wil zeggen, met een veel grotere afstand op de schaal van de ruimte, hij "gebruikte" minder tijd, tijdens het verplaatsen.

Relativistische effecten in het leven

Velen geloven dat relativistisch observereneffecten kunnen alleen worden bereikt bij het bereiken van de lichtsnelheid of bij het naderen ervan, en dit is waar, maar je kunt ze niet alleen observeren door je ruimteschip te verspreiden. Op de pagina's van het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review Letters lees je over het theoretische werk van Zweedse wetenschappers. Ze schreven over het feit dat relativistische effecten aanwezig zijn, zelfs in een eenvoudige batterij voor de auto. Het proces is mogelijk door de snelle beweging van elektronen in loodatomen (overigens zijn ze de reden voor het grootste deel van de spanning in de terminals). Dit verklaart ook waarom, ondanks de gelijkenis van lood en tin, tin-gebaseerde batterijen niet werken.

Ongebruikelijke metalen

De rotatiesnelheid van elektronen in atomen is vrijDaarom werkt de relativiteitstheorie eenvoudigweg niet, maar er zijn enkele uitzonderingen. Als we verder en verder langs het periodiek systeem gaan, wordt het duidelijk dat er nogal wat elementen zwaarder zijn dan lood erin. De grote massa van kernen wordt gebalanceerd door de snelheid van de elektronen te verhogen, en deze kan zelfs de lichte een naderen.

Als we dit aspect van de theorie beschouwenrelativiteit, het wordt duidelijk dat de elektronen in dit geval een enorme massa moeten hebben. Dit is de enige manier om het impulsmoment te behouden, maar de orbitaal zal samentrekken langs de straal, en dit wordt inderdaad waargenomen in zware metaalatomen, maar de orbitalen van de "langzame" elektronen veranderen niet. Dit relativistisch effect wordt waargenomen in de atomen van sommige metalen in s-orbitalen met een regelmatige, sferisch symmetrische vorm. Aangenomen wordt dat het als gevolg van de werking van de relativiteitstheorie is dat kwik een vloeibare aggregaattoestand heeft bij kamertemperatuur.

Ruimtevaart

Objecten in de ruimte bevinden zich op elkaargrote afstanden, zelfs tijdens het rijden met de snelheid van het licht zou een zeer lange tijd om ze te overwinnen. Bijvoorbeeld, om Alpha Centauri te krijgen - de dichtstbijzijnde ster, ruimteschip, met de snelheid van het licht, neemt vier jaar, en onze naburige sterrenstelsel te bereiken - de Grote Magelhaense Wolk - behoefte 160 duizend jaar.

Je kunt nog steeds vliegen naar Alpha Centauri en terug,in feite is het vereist een totaal van acht jaar, en voor de inzittenden, die het effect van de tijd dilatatie voelen, zal deze periode veel minder zijn, maar bij zijn terugkeer van een reis naar een naburig sterrenstelsel astronauten ontdekken dat de 320.000 jaar op hun eigen planeet en de menselijke beschaving zijn gepasseerd, mogelijk bestaat al lang niet meer. Relativistische effecten zorgen ervoor dat mensen zich in de tijd kunnen bewegen. Dit wordt beschouwd als een van de belangrijkste problemen van ruimteverkenning, want wat heeft het voor zin om de ruimte te veroveren, als er geen manier is om terug te keren?

Andere activiteiten

In aanvulling op de beroemde vertraging van de tijd, is eren het relativistische Doppler-effect, volgens welke, als de bron van de golven begint te bewegen, de golven die zich naar deze beweging voortplanten, door de waarnemer als "gecomprimeerd" worden waargenomen en in de verwijderingsrichting zal de golflengte worden verhoogd.

Een soortgelijk fenomeen is kenmerkend voor alle golven,dus het kan worden waargenomen met het voorbeeld van geluid in het dagelijks leven. De vermindering van de geluidsgolf wordt door het menselijk oor waargenomen als een toename van de toon. Daarom, wanneer een signaal van een trein of een auto kan worden gehoord uit de verte, het lager is, en als de trein zal gaan langs de waarnemer, het uitspreken met hetzelfde geluidsniveau, de hoogte hoger zal op het moment van aanpak zijn, maar zodra hij op gelijke hoogte faciliteiten en de trein trekt weg, de toon plotseling daalt onder en zal doorgaan op lagere tonen.

Deze relativistische effecten zijn het gevolg van de klassieke analogie van de frequentievariatie tijdens de beweging van de ontvanger en de bron, evenals de relativistische tijdsvertraging.

Over magnetisme

Onder andere de moderne natuurkunde wordt steeds meerbespreek het magnetische veld als een relativistisch effect. Volgens deze interpretatie is het magnetische veld geen onafhankelijke fysieke materiële entiteit, het is zelfs niet een van de vormen van manifestaties van het elektromagnetische veld. Het magnetische veld vanuit het oogpunt van de relativiteitstheorie is slechts een proces dat ontstaat in de ruimte rond puntladingen vanwege de transmissie van het elektrische veld.

Aanhangers van deze theorie geloven dat als C(de snelheid van het licht in een vacuüm) was oneindig, dan zou de voortplanting van interacties over snelheid ook onbeperkt zijn, en als gevolg daarvan zouden er geen manifestaties van magnetisme kunnen ontstaan.