special theory of relativity

Spesiale relatiwiteitsteorie

The safer, easier way to pay online.
"Deeltjies en Interaksies" is beskikbaar as 'n pragtige ontwerp afdruk eBook versoenbaar is met mobiele toestelle. Kry dit nou vir $5.49 for immediate download!

Wanneer ons hoor van Einstein en die spesiale relatiwiteit (of die spesiale relatiwiteitsteorie, om die regte naam te gebruik), Ons dink aan die beroemde E = mc^2 vergelyking, en vreemde dinge soos die tweeling paradoks. Terwyl hierdie dinge is almal ware en belangrike, die probleem SR probeer om op te los is 'n heeltemal ander een. Dit is 'n poging om 'n basiese beginsel te verdedig in fisika.

Die basiese beginsel van relatiwiteit is dat die wette van fisika nie verander wanneer jy sonder versnelling beweeg. Met ander woorde, beweging teen 'n konstante snelheid is ononderskeibaar van wat stilstaande, wat is die rede waarom jy hierdie illusie gehad het terwyl hy in 'n stilstaande trein op 'n platform wat jy beweeg, toe die trein langs jou begin beweeg. Wat ook al eksperimente wat jy kan doen, sal jy nie sê of jy nog staan ​​of beweeg.

If you think about it, dit het om so te wees nie. As daar net twee voorwerpe in die heelal, Dit sou geen sin maak om te sê watter een beweeg. Slegs relatiewe beweging het fisiese betekenis. Wat verband hou met elke bewegende voorwerp is 'n assestelsel, of 'n verwysingsraamwerk, genoem 'n traagheid raam. Alle traagheid rame is ekwivalent, wat beskou word as 'n simmetrie in fisika en is die beginsel van relatiwiteit genoem.

Simmetrieë en Behoudswette

Nou, Kom ons neem 'n kort timeout te praat oor simmetrieë in fisika. Wanneer jy hoor die woord simmetrie, jy dink van voorwerpe wat dieselfde lyk wanneer jy dit draai of draai hulle. In physics, hierdie idee is 'n bietjie verder gevoer. Die feit dat die wette van fisika nie verander wanneer jy dit probeer op 'n ander plek is ook 'n simmetrie van die natuur, genoem translasie simmetrie.

Daar is 'n wiskundige beginsel genoem Noether, wat bepaal dat wanneer jy 'n simmetrie, jy sal 'n ooreenstemmende bewaar hoeveelheid vind. Translasie simmetrie en die behoud van momentum is verwant deur middel van hierdie stelling. Nog 'n simmetrie is dat die wette van fisika is invariant met verloop van tyd (wat is 'n goeie ding, anders het ons nie enige besigheid bel hulle het “wette”). Dit simmetrie 'n ooreenstemmende bewaar hoeveelheid, wat energie. Dit wiskundige feit is die rede waarom jy 'n voortdurende beweging masjien nie kan patenteer. Dit is strydig met die behoud van energie. As dit eintlik gewerk, Dit sou beteken dat die wette wat dit nie tyd-onafhanklike sou wees. Met ander woorde, it might not work tomorrow.

Die simmetrie van indistinguishability van traagheid rame (die beginsel van relatiwiteit) in beweging is waar van elektrisiteit en magnetisme asook. Deur die manier waarop, Ek weet nie wat die ooreenstemmende bewaar hoeveelheid, maar ek vermoed dit is die lengte van die ruimte of die ruimte-tyd vektore, afhangende van of jy pre-Einstein gebruik (Galilese) of post-Einstein (Lorentz) relatiwiteit. 'N Spoel beweeg langs magneet genereer elektrisiteit. Die hoeveelheid elektrisiteit wat gegenereer word hang net af van die relatiewe snelheid, maak nie saak of jy die spoel of die magneet te beweeg. So het die beginsel van ekwivalensie van traagheid rame inhou vir elektrisiteit en magnetisme asook. Elektromagnetisme word beskryf in Maxwell se vergelykings (wat verband hou ruimte en tyd variasies in elektriese en magnetiese velde om strome en heffings) moet "Covariante" wees - betekenis, Dit moet verander in dieselfde was as die koördinate omskep. Anders, mikrogolfoonde sou anders werk op 'n vliegtuig.

special relativity

Een oplossing vir Maxwell se vergelykings is EM golwe (lig) beweeg teen die spoed. Die kovariansie van hierdie vergelykings beteken dat die spoed van lig moet dieselfde konstante wees wanneer gemeet op enige traagheid raam. Op grond van hierdie waarneming, Einstein gepostuleer dat die konstantheid van die spoed van lig is 'n basiese wet van die natuur. Sodra jy aanvaar hierdie postulaat, Ons moet aanvaar dat dit nie verander wanneer gemeet in verskillende traagheid rame. Ten einde vir hierdie spoed om 'n konstante wees, ruimte en tyd sal hê om plaas te verander. Ons sal delf in hierdie konstantheid, beide in terme van fisika en filosofie, in die volgende afdeling.

Kommentaar