일반 상대성 이론 및 특수 상대성 이론
상대성 이론'은
일반상대성이론은 원래1915년 알베르트 아인슈타인이 출판한 책. 일반 상대성 이론 이전에는 중력은 질량이 있는 물체 사이에 작용하는 “힘”으로 생각되었습니다.
그러나 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 중력에 대한 이러한 견해를 바꾸었습니다. 일반 상대성 이론에 따르면 우리 우주는 3개의 공간 차원 + 1개의 시간 차원으로 구성되어 있습니다.
이 차원은 함께 4 차원을 형성합니다.시공간의 구조로 알려진 연속체. 질량이있는 물체는 시공간의 구조에서 곡률을 생성합니다. 이 시공간의 곡률은 중력을 담당합니다.
일반 상대성 이론 (GRT)
일반상대성이론은 중력을 설명한다시공간의 곡률처럼요. 일반 상대성 이론은 블랙홀이 발견되기 전부터 블랙홀의 존재와 그 특성을 예측했습니다.
일반 상대성 이론은 분야를 기반으로합니다비선형이고 풀기가 매우 어려운 아인슈타인 방정식. 일반 상대성 이론에 따르면 질량을 가진 물체는 시공간의 구조를 구부립니다. 질량이 클수록 굽힘도 커집니다. 일반 상대성 이론은 아래에서 논의되는 많은 결과를 가져옵니다.
일반 상대성 이론의 가장 유명한 초기 테스트는1919 년의 개기 일식 때문에 가능합니다. Arthur Eddington은 일반 상대성 이론의 예측에 따라 태양 근처에서 별의 겉보기 위치가 정확히 변함을 보여주었습니다.
일반 상대성 이론의 기본 원리 :
- 뉴턴의 중력 이론을 수정해야 할 필요성
뉴턴의 고전적인 중력 이론은장거리 힘인 중력의 개념 : 어떤 거리에서도 즉시 작용합니다. 이 순간적인 행동 특성은 현대 물리학 분야의 개념과 양립 할 수 없습니다. 상대성 이론에서 어떤 상호 작용도 진공 상태에서 빛의 속도보다 빠르게 이동할 수 없습니다.
- 중력 및 관성 질량의 평등 원리
비상대론적 역학에는 질량에 대한 두 가지 개념이 있습니다. 첫 번째는 뉴턴의 제2법칙을 나타내고 두 번째는 만유인력의 법칙을 나타냅니다.
첫 번째 질량- 불활성 (또는 관성) - 관계가 있습니다무중력물체를 가속시키기 위해 물체에 작용하는 힘.두 번째 질량- 중력 - 다른 신체에 의한 신체의 인력과 자체 인력을 결정합니다.
설명에서 볼 수 있듯이이 두 질량은 측정됩니다.따라서 다양한 실험에서 그들은 전혀 연결될 필요가 없으며 훨씬 더-서로 비례합니다. 그러나 실험적으로 확립 된 엄격한 비례 성은 우리가 비중력 상호 작용과 중력 상호 작용 모두에서 단일 체질량에 대해 말할 수있게합니다. 단위를 적절하게 선택하면 이러한 질량을 서로 동일하게 만들 수 있습니다.
- 측지선을 따라 움직이는 원리
중력 질량이 정확히관성, 그러면 중력 만 작용하는 신체의 가속에 대한 표현에서 두 질량이 감소합니다. 따라서 신체의 가속도와 그에 따른 궤적은 신체의 질량과 내부 구조에 의존하지 않습니다. 공간의 같은 지점에있는 모든 물체가 같은 가속도를받는다면이 가속도는 물체의 속성이 아니라이 지점에서 공간 자체의 속성과 연관 될 수 있습니다.
- 시공간 곡률
두 개의 가까운 지점에서 두 개의 몸체를 발사하는 경우서로 평행하면 중력장에서 점차적으로 서로 접근하거나 멀어지기 시작합니다. 이 효과를 측지선 편차라고 합니다.
비슷한 효과를 볼 수 있습니다.직접적으로, 거대한 물체가 중앙에 놓인 고무 막에 두 개의 공을 서로 평행하게 달리면. 공은 분산됩니다. 막을 밀고있는 물체에 더 가까운 공은 더 먼 공보다 중심에 더 강하게가는 경향이 있습니다. 이 불일치 (편차)는 멤브레인의 곡률 때문입니다.
- 시공간 일반 상대성 이론과 등가성의 강력한 원리
일반 상대성 이론의 시공간과시공간 SRT는 곡률로 텐서 양 (곡률 텐서)으로 표현됩니다. SRT 시공간에서이 텐서는 0과 동일하고 시공간은 평평합니다.
이런 이유로, 그것은 완전히 정확하지 않습니다'일반 상대성 이론'이라는 이름을 붙였습니다. 이 이론은 현재 물리학자들이 고려하고 있는 수많은 중력 이론 중 하나일 뿐인 반면, 특수 상대성 이론(보다 정확하게는 시공간 측정 원리)은 일반적으로 과학계에서 받아들여지고 중력 이론의 초석을 형성합니다. 현대 물리학의 기초.
일반 상대성 이론을 제외하고는 다른 발전된 중력 이론은 시간과 실험의 테스트를 견디지 못했습니다. 즉, 일반 상대성 이론을 제외한 모든 이론은 가설에 불과했습니다.
특수 상대성 이론 (SRT)
더 나아가기 전에 먼저 다음을 이해해야 합니다.움직임은 상대적입니다.예를 들어, 당신이 보도 위에 서 있고 버스가 일정한 속도 "v"로 도로를 따라 지나가는 것을 본다고 상상해 보십시오.
이제 버스에 탄 사람들을 위해서로 관련하여 쉬고 있습니다. 그러나 당신을 위해 그들은 모두 특정 속도 "v"로 버스와 함께 이동합니다. 관찰자에게 한 참조 프레임에서 움직이지 않는 것처럼 보이는 사람은 다른 참조 프레임에서 반드시 움직이지 않는 것처럼 보일 수 있습니다. 따라서 움직임은 절대적인 것이 아니라 상대적입니다.
- 시간 동기화
SRT는 결정 가능성을 가정합니다.ISO (관성보고 시스템)의 임의 지점에 위치한 두 시계의 동기화 절차에 의해이 관성 기준 시스템의 프레임 워크 내에서 균일 한 시간.
- 단위 정렬
다양한 ISO에서 측정이 이루어졌는지 확인하려면서로 비교할 수 있으므로 기준 시스템 간의 측정 단위를 조정하는 것이 필요합니다. 따라서 관성 기준계의 상대 운동에 수직인 방향의 길이 표준을 비교함으로써 길이 단위가 일관될 수 있습니다.
예를 들어, 최단 거리일 수 있습니다.x축과 x축에 평행하게 움직이는 두 입자의 궤적 사이 다르지만 일정한 좌표 (y, z) 및 (y’,z’)를 가집니다. 시간 단위를 조정하려면 동일하게 구성된 시계(예: 원자 시계)를 사용할 수 있습니다.
- 공간과 시간은 균질하다
자연의 법칙은 서로에 대해 직선적이고 균일하게 움직이는 모든 좌표계에서 동일합니다. 그것은 다음을 의미합니다형태물리 법칙의 의존성시공간 좌표는 모든 ISO에서 동일해야 합니다. 즉, ISO 간의 전환과 관련하여 법칙이 변하지 않습니다. 상대성 원리는 모든 ISO의 평등을 확립합니다.
뉴턴의 두 번째 법칙이 주어지면주어진 IFR에서 신체의 속도가 일정하다면 (가속도는 0), 다른 모든 IFR에서 일정해야합니다. 때때로 이것은 관성 기준 프레임의 정의를 위해 취해집니다.
- 빛의 속도 불변성의 원리
빛의 속도가 일정하다는 원리는 모순된다고전 역학, 특히 속도 추가 법칙. 후자를 도출할 때 갈릴레오의 상대성 원리와 모든 ISO에서 동일한 시간에 대한 암묵적인 가정만 사용됩니다.
따라서 두 번째 가정의 타당성으로부터 시간은 다음과 같아야 합니다.상대적인- 다른 ISO에서는 동일하지 않습니다.따라서 "거리"도 상대적이어야 한다는 것이 필연적으로 따릅니다. 실제로 빛이 특정 시간에 두 지점 사이의 거리를 이동하고 다른 시스템에서 다른 시간에 동일한 속도로 이동하면 이 시스템의 거리가 달라야 합니다.
새로운 '만물이론'의 본질은 무엇인가?
두 명의 교수가 새로운 이론을 공식화했습니다.NC 주립 대학의 엔지니어링 : Larry M. Silverberg 및 Jeffrey W. Eischen. 그들은 그들의 연구 결과와 그들이 만든 수학적 장치를 Physics Essays 저널에 발표했습니다.
물질과 공간의 상호작용을 설명하기 위해그리고 시간이 흐르면서 미국 과학자들은 "에너지 조각"이라는 개념을 도입했습니다. 그들에 따르면 이것은 아원자 입자부터 별과 은하에 이르기까지 우리에게 알려진 전체 우주가 구성되는 기본적이고 분할할 수 없는 구조입니다.
Silverberg와 Aishen은 다음을 제안합니다.인류가 세계를 이해하는 한 단계. 그들에 따르면 현재 물리학 수준에는 파동과 입자의 이분법이 있습니다. 후자(물질의 요소)는 공간의 특정 지점에 존재합니다. 파동은 그것이 방출된 지점을 제외한 모든 곳에 존재합니다.
"에너지 파편"은이 두 개체를 통합합니다.이 기사의 저자에 따르면 에너지는 항상 공간과 시간 영역을 통해 "흐릅니다". 이러한 흐름은 어디서나 시작하거나 끝나지 않으며 교차하지도 않습니다.
이름이 지정된 스트림의 아이디어무한히 흐르는 에너지를 수학적으로 설명하려고 할 때 "에너지 조각"이 발생했습니다. 이론은 가장 효과적인 모델을 기반으로합니다. 그것의 흐름은 간단한 방정식 A = -⍺ / r에 의해 결정됩니다. 여기서 ⍺는 강도이고 r은 거리의 함수입니다.
증거로 Jeffrey와 Larry는 그들의 연구 결과를 아인슈타인 이론의 가장 유명한 두 가지 확증에 적용했습니다. 계산에 관한 것입니다.수성의 근일점의 변칙적 인 세차그리고빛의 중력 편향.
수성의 근일점의 비정상적인 변위- 1859년에 발견된 무브먼트의 특징물리학의 역사에서 특별한 역할을 한 행성 수성. 이 변위는 뉴턴의 만유인력 법칙을 따르지 않은 천체의 첫 번째 움직임으로 밝혀졌습니다. 물리학자들은 중력 이론을 수정하거나 일반화할 방법을 찾아야 하는 필요성에 직면했습니다.
이 검색은 1915 년에 성공을 거두었습니다.Albert Einstein은 일반 상대성 이론 (GR)을 개발했습니다. 일반 상대성 방정식에서 실제로 관찰 된 변위의 값을 정확히 따랐습니다. 나중에 여러 천체의 궤도의 유사한 변위가 측정되었으며, 그 값은 일반 상대성 이론에 의해 예측 된 것과 일치했습니다.
빛의 중력 편향 -빛의 전파 방향 변경중력장. 그것은 동등성의 원칙의 결과입니다. 1916 년 A. Einstein이 처음 계산했습니다. 빛의 중력 편향의 중요한 결과는 천문학에서 중력 렌즈의 효과입니다.
새로운 이론이 더 쉽고 편리합니까?
"에너지 조각"을 고려하여 얻은 결과는 상대성 이론의 틀에있는 결과와 일치했습니다. 더 단순한 지 여부는 지정되지 않았습니다.
세계 과학 커뮤니티의 평가
짧은 버전만 공개되어 있기 때문에이론을 제시하는 과정에서 Silverberg와 Aishen의 이론이 얼마나 비판에 부합하는지 판단하기는 어렵습니다. Larry의 에세이는 The Conversation에 게시되었으며 단 두 가지 증거를 제공합니다.
미국 과학자들의 작품이과학계의 충분한 관심, 아마도 토론이 일어날 것입니다. 그 과정에서 새로운 이론이 중복되거나 근본적인 결함이 있는지 여부에 관계없이 과학에 얼마나 유용한 지 분명해질 것입니다.
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