special theory of relativity

Spezielle Relativitätstheorie

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Wenn wir hören, über Einstein und der speziellen Relativitäts (oder die spezielle Relativitätstheorie, den richtigen Namen zu verwenden,), Wir denken an die berühmten E = mc^2 Gleichung, und seltsame Dinge wie das Zwillingsparadoxon. Während diese Dinge sind alle wahr und wichtig, das Problem SR zu lösen versucht, ist ein ganz anderes. Es ist ein Versuch, ein Grundprinzip in der Physik zu verteidigen.

Das Grundprinzip der Relativität ist, dass die Gesetze der Physik nicht ändern, wenn Sie ohne Beschleunigung bewegen. Mit anderen Worten, Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit ist ununterscheidbar von stationär, weshalb man diese Illusion gehabt haben können, während sie in einem stehenden Zug auf einer Plattform, die Sie verschieben, Wenn der Zug neben dir zu bewegen beginnt. Was auch immer Experimente können Sie tun, werden Sie nicht sagen, ob Sie stehen noch oder bewegten.

If you think about it, sie hat auf diese Weise sein. Gäbe es nur zwei Objekte im Universum, Es würde keinen Sinn machen, zu sagen, welches sich bewegt. Nur relative Bewegung hat physikalische Bedeutung. mit jedem sich bewegenden Objekt zugeordnet ist, ein Koordinatensystem, oder ein Referenzrahmen, ein Trägheitsrahmen bezeichnet. Alle Inertialsysteme sind gleichwertig, das ist eine Symmetrie in der Physik betrachtet und das Prinzip der Relativität genannt.

Symmetrien und Erhaltungssätze

Jetzt, Lassen Sie uns eine kurze Auszeit nehmen über Symmetrien in der Physik zu sprechen. Wenn Sie das Wort Symmetrie hören, Sie denken, von Objekten, die gleich aussehen, wenn man sie drehen oder sie kippen. In der Physik, Diese Idee ist ein bisschen weiter genommen. Die Tatsache, dass die Gesetze der Physik nicht ändern, wenn Sie sie an einem anderen Ort versuchen, ist auch eine Symmetrie der Natur, Translationssymmetrie genannt.

Es ist ein mathematisches Prinzip Noether-Theorem genannt, die besagt, dass, wann immer Sie haben eine Symmetrie, Sie erhalten eine entsprechende Erhaltungsgröße finden. Translational Symmetrie und die Erhaltung des Impulses durch diesen Satz im Zusammenhang mit. Eine andere Symmetrie ist, dass die Gesetze der Physik sind unveränderlich im Laufe der Zeit (Das ist eine gute Sache, sonst haben wir jedes Unternehmen sie nicht anrufen “Gesetze”). Diese Symmetrie hat eine entsprechende Menge konservierten, Das ist Energie. Diese mathematische Tatsache ist der Grund, warum Sie nicht ein Perpetuum Mobile patentieren können. Es verstößt gegen die Erhaltung der Energie. Wenn ja tatsächlich Arbeit, es würde bedeuten, dass die Gesetze nicht unveränderlich wäre Regierungszeit. Mit anderen Worten, it might not work tomorrow.

Die Symmetrie der Ununterscheidbarkeit von Inertialsystemen (das Prinzip der Relativität) in Bewegung ist, als auch von Elektrizität und Magnetismus wahr. Apropos, Ich weiß nicht, was die entsprechenden Erhaltungsgröße ist, aber ich vermute, es ist die Länge des Raumes oder der Raum-Zeit-Vektoren, je nachdem, ob Sie Pre-Einstein verwenden (Galiläer) oder post-Einstein (Lorentz) Relativität. Eine Spule neben bewegenden Magnet erzeugt Strom. Die erzeugte Strommenge hängt nur von der Relativgeschwindigkeit, spielt keine Rolle, ob Sie die Spule oder den Magneten bewegen. So das Prinzip der Gleichwertigkeit der Inertialsysteme gilt für Elektrizität und Magnetismus als auch. Electromagnetism wird in den Maxwell-Gleichungen beschrieben (bezüglich Raum und Zeit Variationen in elektrischen und magnetischen Feldern zu Ströme und Ladungen) sollte "covariant" sein - das heißt, es sollte in der gleichen ändern war, wie die Koordinaten-Transformation. Sonst, Mikrowellenöfen arbeiten würde anders in einem Flugzeug.

special relativity

Eine Lösung für Maxwell-Gleichungen ist EM-Wellen (Licht) Bewegen auf seine Geschwindigkeit. Die Kovarianz dieser Gleichungen bedeutet, dass die Geschwindigkeit des Lichts hat dieselbe Konstante sein, wenn in jedem Inertialsystem gemessen. auf dieser Beobachtung,, Einstein postuliert, dass die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ein Grundgesetz der Natur. Sobald Sie diese Postulat annehmen, Wir müssen akzeptieren, dass es ändert sich nicht, wenn sie in verschiedenen Inertialsystemen gemessen. Damit diese Geschwindigkeit eine Konstante zu sein,, Raum und Zeit werden stattdessen ändern müssen. Wir tauchen Sie ein in diese Konstanz, sowohl in Bezug auf Physik und Philosophie, im nächsten Abschnitt.

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