Општа теорија релативности и посебна теорија релативности
Теорија релативности“ је
Општа релативност је првобитно билаобјавио Алберт Ајнштајн 1915. Пре опште теорије релативности, сматрало се да је гравитација „сила“ која делује између објеката који имају масу.
Међутим, Ајнштајнова општа теорија релативности променила је овај поглед на гравитацију. Према општој теорији релативности, наш Универзум се састоји од 3 просторне димензије + 1 временске димензије.
Заједно, ове димензије чине четвородимензионалнуконтинуум познат као ткиво простора-времена. Објекти који имају масу стварају закривљеност у ткиву просторног времена. Ова закривљеност простор-времена одговорна је за гравитацију.
Општа теорија релативности (ГРТ)
Општа теорија релативности описује гравитацијукао закривљеност простор-времена. Општа теорија релативности је предвидела постојање црних рупа и њихових својстава и пре него што су откривене.
Општа релативност се заснива на пољуАјнштајнове једначине, које су нелинеарне и врло је тешко решити. Према општој релативности, објекти који имају масу савијају ткиво простор-времена. Што је маса већа, савијање је веће. Општа релативност има низ последица о којима се говори у наставку.
Најпознатији рани тест опште релативности био јемогуће због потпуног помрачења Сунца 1919. Артхур Еддингтон је показао да се очигледни положај звезда мења у близини Сунца у тачном складу са предвиђањима опште релативности
Основни принципи опште релативности:
- Потреба за модификацијом Њутнове теорије гравитације
Њутнова класична теорија гравитације заснива се наконцепт силе гравитације, која је сила великог домета: она делује тренутно на било којој удаљености. Ова тренутна природа радње је неспојива са концептом поља у савременој физици. У теорији релативности ниједна интеракција не може путовати брже од брзине светлости у вакууму.
- Принцип једнакости гравитационих и инерцијалних маса
У нерелативистичкој механици постоје два концепта масе: први се односи на други Њутнов закон, а други на закон универзалне гравитације.
Прва миса- инертан (или инерцијалан) - постоји релацијане-гравитационосила која делује на тело да би га убрзала.Друга миса- гравитациони - одређује силу привлачења тела од стране других тела и сопствену силу привлачења.
Ове две масе се мере, као што се може видети из описа,у разним експериментима, стога, они уопште не морају да буду повезани, па чак и више - пропорционални једни другима. Међутим, њихова експериментално утврђена строга пропорционалност омогућава да се говори о једној телесној маси и у негравитационим и у гравитационим интеракцијама. Погодним избором јединица, ове масе се могу изједначити.
- Принцип кретања по геодетским линијама
Ако је гравитациона маса тачноинерцијалне, тада се у изразу за убрзање тела, на које делују само гравитационе силе, смањују обе масе. Због тога убрзање тела, а самим тим и његова путања, не зависи од масе и унутрашње грађе тела. Ако сва тела у истој тачки у простору добију исто убрзање, онда то убрзање може бити повезано не са својствима тела, већ са својствима самог простора у овој тачки.
- Просторно-временска кривина
Ако лансирате два тела из две блиске тачкепаралелно једна са другом, онда ће у гравитационом пољу постепено почети или да се приближавају или удаљују једна од друге. Овај ефекат се зове геодетска девијација линије.
Сличан ефекат се може уочитидиректно, ако водите две лопте паралелне једна другој на гуменој мембрани, на којој је у центру постављен масиван предмет. Куглице ће се раширити: онај који је био ближе предмету који се притиска кроз мембрану имаће тенденцију ка центру јаче од удаљеније кугле. Ово одступање (одступање) настаје услед закривљености мембране.
- Општа релативност простор-време и снажни принцип еквиваленције
Главна разлика између простор-времена опште релативности ипросторно-временски СРТ је његова закривљеност, која се изражава тензорном величином - тензором закривљености. У СРТ простор-времену овај тензор је идентично једнак нули, а простор-време је раван.
Из тог разлога, није сасвим тачноназив „општа теорија релативности”. Ова теорија је само једна од бројних теорија гравитације које тренутно разматрају физичари, док је специјална теорија релативности (тачније, њен принцип метричности простора-времена) опште прихваћена од научне заједнице и чини камен темељац основа савремене физике.
Ниједна друга развијена теорија гравитације, осим опште релативности, није поднела тест времена и експеримента, односно све су, осим опште релативности, остале само хипотезе.
Специјална теорија релативности (СРТ)
Пре него што кренемо даље, прво то морамо разуметикретање је релативно.На пример, замислите да стојите на пешачкој стази и видите аутобус како пролази путем неке константне брзине "в".
Сада људи у аутобусу, свако од њиходмарајући се у међусобном односу. Али за вас се сви крећу аутобусом одређеном брзином „в“. Особа која се посматрачу чини непомичном у једном референтном оквиру не мора нужно изгледати непокретна другом посматрачу у другом референтном оквиру - дакле, кретање није апсолутно, већ релативно.
- Синхронизација времена
СРТ постулира могућност одређивањаједнообразно време у оквиру овог инерцијалног референтног система поступком синхронизације два сата која се налазе у произвољним тачкама ИСО-а (инерцијални систем извештавања).
- Поравнање јединице
Да би се осигурало да се мерења врше у различитим ИСОмогу међусобно упоређивати, потребно је ускладити мерне јединице између референтних система. Дакле, јединице дужине могу бити конзистентне упоређивањем стандарда дужине у правцу који је окомит на релативно кретање инерцијалних референтних оквира.
На пример, ово може бити најкраћа удаљеностизмеђу путања две честице које се крећу паралелно са к и к оса’ и имају различите, али константне координате (и, з) и (и’,з’). Да бисте координирали јединице времена, можете користити идентично конструисане сатове, на пример, атомске.
- Простор и време су хомогени
Закони природе су исти у свим координатним системима који се крећу праволинијски и равномерно један у односу на други. То значи даобразацзависност физичких закона одпросторно-временске координате морају бити исте у свим ИСО, односно закони су инваријантни у односу на прелазе између ИСО. Принцип релативности успоставља једнакост свих ИСО.
Узимајући у обзир други Њутнов закон, може се тврдитида ако је брзина тела у датом ИФР константна (убрзање је нула), онда мора бити константна у свим осталим ИФР-има. Понекад се ово узима за дефиницију инерцијалних референтних система.
- Начело постојаности брзине светлости
Принцип константне брзине светлости је у супротностикласична механика, а посебно закон сабирања брзина. Приликом извођења последњег, користи се само Галилејев принцип релативности и имплицитна претпоставка истог времена у свим ИСО.
Дакле, из ваљаности другог постулата произилази да време мора битирелативан- није исто у различитим ИСО.Из овога нужно следи да „удаљености“ такође морају бити релативне. У ствари, ако светлост пређе растојање између две тачке у неком времену, а у другом систему - у другом времену и, штавише, истом брзином, онда следи да растојање у овом систему мора бити другачије.
Шта је суштина нове „теорије свега“?
Два професора формулисала су нову теоријуИнжењеринг са НЦ Државног универзитета: Ларри М. Силверберг и Јеффреи В. Еисцхен. Резултате свог рада и математички апарат који су створили објавили су у часопису Пхисицс Ессаис.
Да опишем интеракцију материје, простораи времена, амерички научници су увели концепт „енергетског фрагмента“. По њима, ово је основна и недељива структура од које је састављен цео нама познати Универзум – од субатомских честица до звезда и галаксија.
Силверберг и Аисхен предлажу следећекорак у разумевању света човечанства. Према њима, на садашњем нивоу у физици постоји дихотомија таласа и честице. Овај други - елемент материје - постоји у одређеној тачки у простору. Док талас постоји свуда осим тачке из које је емитован.
„Фрагменти енергије“ уједињују ова два ентитета.Према ауторима чланка, енергија увек „тече“ кроз просторе и време. Ови токови нигде не започињу и не завршавају се, нити се икад пресецају.
Идеја иза потока који су именовани„Фрагменти енергије“, настали су приликом покушаја математичког описивања бескрајно проточне енергије. Теорија се заснива на најефикаснијем моделу. Токови у њему одређени су једноставном једначином А = -⍺ / р, где је ⍺ интензитет, а р функција даљине.
Као доказ, Џефри и Лари су своја открића применили на две најпознатије потврде Ајнштајнове теорије. Ради се о калкулацијианомална прецесија перихела МеркураИгравитационо скретање светлости.
Ненормално померање перихела Меркура- карактеристика кретања откривена 1859. годинепланете Меркур, која је одиграла изузетну улогу у историји физике.&нбсп;Испоставило се да је ово померање било прво кретање небеског тела које није покоравало Њутновом закону универзалне гравитације. Физичари су били суочени са потребом да траже начине да модификују или генерализују теорију гравитације.
Потрага је крунисана успехом 1915. године, кадаАлберт Ајнштајн је развио општу теорију релативности (ГР); из једначина опште релативности уследила је потпуно иста вредност померања, која је заправо и примећена. Касније су измерена слична померања орбита неколико других небеских тела, чије су се вредности такође подударале са вредностима предвиђеним општом релативношћу.
Гравитационо скретање светлости&нбсп;- промена правца ширења светлости угравитационо поље. То је последица принципа еквиваленције. Прво га је израчунао А. Ајнштајн 1916. Важна последица гравитационог скретања светлости је ефекат гравитационог сочива у астрономији.
Да ли је нова теорија лакша и погоднија?
Резултати добијени узимајући у обзир „фрагменте енергије“ поклапали су се са онима у оквиру теорије релативности. Да ли су били једноставнији, није прецизирано.
Процена светске научне заједнице
Пошто је само кратка верзија јавно доступнаизлагања теорије, тешко је проценити колико теорија Силверберга и Ајшен подноси критику. Ларијев есеј је објављен на Тхе Цонверсатион и пружа само два доказа.
Ако рад америчких научника привлачидовољне пажње научне заједнице, можда ће се покренути дискусија. Током ње постаће јасно колико је нова теорија корисна за науку, било да је сувишна или садржи фундаменталне недостатке.
Опширније:
Побачај и наука: шта ће бити са децом која ће се родити
НАСА је објавила фотографију Земље са Мјесеца, која је снимљена 1968. године
Погледајте најлепше слике Хабла. Шта је телескоп видео за 30 година?