SRT, TOE - ispod ovih skraćenica krije se termin "teorija relativnosti", poznat skoro svima. Sve se može objasniti jednostavnim jezikom, čak i izjava genija, pa nemojte očajavati ako se ne sjećate školskog kursa fizike, jer je u stvari sve mnogo jednostavnije nego što se čini.
Rođenje teorije
Dakle, hajde da započnemo kurs "Teorija relativnosti za lutke". Albert Ajnštajn je objavio svoj rad 1905. godine i izazvao je pometnju među naučnicima. Ova teorija je gotovo u potpunosti pokrila mnoge praznine i nedosljednosti u fizici prošlog stoljeća, ali je, osim toga, preokrenula ideju prostora i vremena naglavačke. Savremenicima je bilo teško povjerovati u mnoge Ajnštajnove izjave, ali eksperimenti i studije samo su potvrdile riječi velikog naučnika.
Ajnštajnova teorija relativnosti objasnila je jednostavnim rečima sa čime su se ljudi borili vekovima. Može se nazvati osnovom cijele moderne fizike. Međutim, prije nego što nastavimo govoriti o teoriji relativnosti, trebali bismorazjasniti pitanje termina. Sigurno su mnogi, čitajući popularne naučne članke, naišli na dvije skraćenice: SRT i GRT. U stvari, oni znače nešto drugačije koncepte. Prva je specijalna teorija relativnosti, a druga je skraćenica za "opću relativnost".
Jednostavno složeno
SRT je starija teorija koja je kasnije postala dio GR. Može uzeti u obzir samo fizičke procese za objekte koji se kreću ujednačenom brzinom. Opća teorija može opisati šta se dešava sa ubrzavajućim objektima, kao i objasniti zašto postoje gravitone čestice i gravitacija.
Ako trebate opisati kretanje i zakone mehanike, kao i odnos prostora i vremena pri približavanju brzini svjetlosti - to može učiniti specijalna teorija relativnosti. Jednostavno, to se može objasniti na sljedeći način: na primjer, prijatelji iz budućnosti su vam dali svemirski brod koji može letjeti velikom brzinom. Na nosu svemirske letjelice nalazi se top sposoban da gađa sve ispred sebe fotonima.
Kada se ispali hitac, u odnosu na brod, ove čestice lete brzinom svjetlosti, ali, logično, stacionarni posmatrač bi trebao vidjeti zbir dvije brzine (samih fotona i broda). Ali ništa tako. Posmatrač će vidjeti fotone koji se kreću brzinom od 300.000 m/s, kao da je brzina broda nula.
Stvar je u tome da bez obzira koliko brzo se objekat kreće, brzina svjetlosti za njega je konstantna vrijednost.
Ovoizjava je osnova nevjerovatnih logičkih zaključaka poput usporavanja i vremenskog izobličenja, ovisno o masi i brzini objekta. Mnogi naučnofantastični filmovi i serije su zasnovani na ovome.
Opšta relativnost
Obimnija opšta teorija relativnosti može se objasniti jednostavnim rečima. Za početak treba uzeti u obzir činjenicu da je naš prostor četverodimenzionalan. Vrijeme i prostor ujedinjeni su u takav "subjekt" kao "prostorno-vremenski kontinuum". U našem prostoru postoje četiri koordinatne ose: x, y, z i t.
Ali ljudi ne mogu direktno percipirati četiri dimenzije, baš kao što hipotetička ravna osoba koja živi u dvodimenzionalnom svijetu nije u stanju da podigne pogled. U stvari, naš svijet je samo projekcija četverodimenzionalnog prostora u trodimenzionalni prostor.
Zanimljiva činjenica je da se, prema opštoj teoriji relativnosti, tijela ne mijenjaju kada se kreću. Objekti četverodimenzionalnog svijeta su zapravo uvijek nepromijenjeni i samo se njihove projekcije mijenjaju prilikom kretanja, što doživljavamo kao izobličenje vremena, smanjenje ili povećanje veličine, itd.
Eksperiment lifta
Teorija relativnosti može se jednostavno objasniti uz pomoć malog misaonog eksperimenta. Zamislite da ste u liftu. Kabina je počela da se kreće, a vi ste bili u bestežinskom stanju. Šta se desilo? Mogu biti dva razloga: ili je lift unutrasvemir, ili je u slobodnom padu pod uticajem gravitacije planete. Najzanimljivije je da je nemoguće otkriti uzrok bestežinskog stanja ako nema načina da se pogleda iz kabine lifta, odnosno oba procesa izgledaju isto.
Možda je nakon sličnog misaonog eksperimenta Albert Ajnštajn došao do zaključka da ako se ove dvije situacije ne razlikuju jedna od druge, onda se tijelo pod utjecajem gravitacije zapravo ne ubrzava, već je jednoobrazno kretanje koje je zakrivljeno pod uticajem masivnog tela (u ovom slučaju planeta). Dakle, ubrzano kretanje je samo projekcija uniformnog kretanja u trodimenzionalni prostor.
Ilustrativan primjer
Još jedan dobar primjer o "Relativnosti za lutke". Nije sasvim tačno, ali je vrlo jednostavno i jasno. Ako se bilo koji predmet stavi na rastegnutu tkaninu, formira se "otklon", "lijevak" ispod njega. Sva manja tijela bit će primorana da iskrive svoju putanju prema novoj zakrivljenosti prostora, a ako tijelo ima malo energije, možda uopće neće savladati ovaj lijevak. Međutim, sa stanovišta samog objekta koji se kreće, putanja ostaje ravna, neće osjetiti zakrivljenost prostora.
Gravity "smanjen"
Pojavom opšte teorije relativnosti, gravitacija je prestala da bude sila i sada se zadovoljava položajem jednostavne posledice zakrivljenosti vremena i prostora. Opšta teorija relativnosti može izgledati fantastično, ali funkcioniraverzija i potvrđena eksperimentima.
Mnoge naizgled nevjerovatne stvari u našem svijetu mogu se objasniti teorijom relativnosti. Jednostavno rečeno, takve stvari se nazivaju posljedicama opće relativnosti. Na primjer, zraci svjetlosti koji lete na blizinu od masivnih tijela su savijeni. Štaviše, mnogi objekti iz udaljenog svemira skriveni su jedan iza drugog, ali zbog činjenice da zraci svjetlosti obilaze druga tijela, našem pogledu (tačnije, pogledu teleskopa) dostupni su naizgled nevidljivi objekti. To je kao da gledam kroz zidove.
Što je gravitacija veća, to sporije vrijeme teče na površini objekta. Ovo se ne odnosi samo na masivna tijela poput neutronskih zvijezda ili crnih rupa. Efekat dilatacije vremena može se uočiti čak i na Zemlji. Na primjer, uređaji za satelitsku navigaciju opremljeni su najpreciznijim atomskim satovima. Oni su u orbiti naše planete, a vrijeme tamo otkucava malo brže. Stotine sekunde u danu će se zbrajati u cifru koja će dati do 10 km greške u proračunima rute na Zemlji. Teorija relativnosti nam omogućava da izračunamo ovu grešku.
Jednostavno, možemo reći ovo: Opšta relativnost je u osnovi mnogih modernih tehnologija, a zahvaljujući Ajnštajnu, lako možemo pronaći piceriju i biblioteku u nepoznato područje.
