special theory of relativity

Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας

The safer, easier way to pay online.
"Σωματίδια και τις αλληλεπιδράσεις" is available as a beautifully designed printable eBook compatible with mobile devices. Get it now for $5.49 for immediate download!

Όταν ακούμε για τον Αϊνστάιν και την ειδική σχετικότητα (ή η ειδική θεωρία της σχετικότητας, να χρησιμοποιήσει το πραγματικό του όνομα), σκεφτόμαστε το περίφημο E = mc^2 εξίσωση, και παράξενα πράγματα, όπως το δίδυμο παράδοξο. Ενώ αυτά τα πράγματα είναι όλα αληθινά και σημαντικά, το πρόβλημα SR προσπαθεί να λύσει είναι ένα εντελώς διαφορετικό. Πρόκειται για μια προσπάθεια να υπερασπιστεί μια βασική αρχή στη Φυσική.

Η βασική αρχή της σχετικότητας είναι ότι οι νόμοι της φυσικής δεν αλλάζουν όταν κινείστε χωρίς επιτάχυνση. Με άλλα λόγια, κίνηση με σταθερή ταχύτητα δεν μπορεί να διακριθεί από το να είναι σε στάση, η οποία είναι ο λόγος που μπορεί να είχαν αυτή την ψευδαίσθηση, ενώ σε σταθμευμένο τρένο σε μια πλατφόρμα στην οποία κινείστε, όταν το τρένο δίπλα σας αρχίζει να κινείται. Όποια και αν είναι τα πειράματα που μπορείτε να κάνετε δεν θα σας πει αν είστε στέκεται ακόμα ή μετακίνηση.

If you think about it, θα πρέπει να είναι με αυτόν τον τρόπο. Αν υπήρχαν μόνο δύο αντικείμενα στο σύμπαν, δεν θα έχει κανένα νόημα να πούμε ποια κινείται. Μόνο σχετική κίνηση έχει φυσική σημασία. Που σχετίζεται με κάθε κινούμενο αντικείμενο είναι ένα σύστημα συντεταγμένων, ή ένα πλαίσιο αναφοράς, ονομάζεται ένα αδρανειακό σύστημα. Όλα τα αδρανειακά συστήματα είναι ισοδύναμα, η οποία θεωρείται μια συμμετρία στη φυσική και ονομάζεται η αρχή της σχετικότητας.

Συμμετρίες και Νόμοι Διατήρησης

Τώρα, ας ρίξουμε μια σύντομη χρονικό όριο για να μιλήσουμε για συμμετρίες στη Φυσική. Όταν ακούτε τη λέξη συμμετρία, νομίζετε των αντικειμένων που φαίνονται το ίδιο όταν τα περιστρέψετε ή να αναστρέψετε τους. In physics, η ιδέα αυτή έχει ληφθεί λίγο περισσότερο. Το γεγονός ότι οι νόμοι της φυσικής δεν αλλάζουν όταν τα δοκιμάσετε σας σε ένα διαφορετικό μέρος είναι επίσης μια συμμετρία της φύσης, που ονομάζεται μεταφραστική συμμετρία.

Υπάρχει μια μαθηματική αρχή που ονομάζεται θεώρημα της Noether, το οποίο αναφέρει ότι κάθε φορά που έχετε μια συμμετρία, θα βρείτε μια αντίστοιχη ποσότητα συντηρημένη. Μεταγραφική συμμετρία και η διατήρηση της ορμής που σχετίζονται με αυτό το θεώρημα. Μια άλλη συμμετρία είναι ότι οι νόμοι της φυσικής είναι αμετάβλητες πάροδο του χρόνου (το οποίο είναι ένα καλό πράγμα, αλλιώς δεν έχουμε καμία επιχειρηματική καλώντας τους “νόμων”). Αυτή η συμμετρία έχει μια αντίστοιχη ποσότητα συντηρημένη, η οποία είναι η ενέργεια. Αυτή η μαθηματική πραγματικότητα είναι ο λόγος για τον οποίο δεν μπορείτε να πατεντάρει μια αέναη κίνηση μηχανής. Παραβιάζει την αρχή διατήρησης της ενέργειας. Αν το έκανε πραγματικότητα το έργο, αυτό θα σήμαινε ότι οι νόμοι που διέπουν δεν θα είναι χρονικά αναλλοίωτο. Με άλλα λόγια, it might not work tomorrow.

Η συμμετρία των indistinguishability των αδρανειακών (η αρχή της σχετικότητας) σε κίνηση ισχύει ηλεκτρισμού και του μαγνητισμού, καθώς. Με τον τρόπο, Δεν ξέρω ποια είναι η αντίστοιχη ποσότητα είναι συντηρημένα, αλλά υποψιάζομαι ότι είναι το μήκος του χώρου ή χώρου-χρόνου διανύσματα, ανάλογα με το αν χρησιμοποιείτε προ-Einstein (γαλιλαίος) ή μετα-Einstein (Λόρεντζ) relativity. Ένα πηνίο κινείται δίπλα στο μαγνήτη παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Η ποσότητα της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται εξαρτάται μόνο από την σχετική ταχύτητα, Δεν έχει σημασία αν θα μετακινήσετε το πηνίο ή το μαγνήτη. Έτσι, η αρχή της ισοδυναμίας των αδρανειακών ισχύει και για την ηλεκτρική ενέργεια και το μαγνητισμό, καθώς και. Ηλεκτρομαγνητισμός περιγράφεται στις εξισώσεις του Μάξγουελ (σχετικά με το χώρο και τις παραλλαγές του χρόνου σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία σε ρεύματα και τέλη) θα πρέπει να είναι "συναλλοίωτη» - έννοια, θα πρέπει να αλλάξει με τον ίδιο ήταν και οι συντεταγμένες μετατρέψει. Αλλιώς, φούρνους μικροκυμάτων θα μπορούσε να λειτουργήσει με διαφορετικό τρόπο σε ένα αεροπλάνο.

special relativity

Μια λύση για τις εξισώσεις του Maxwell είναι τα κύματα EM (φως) κινείται με ταχύτητα. Η συνδιακύμανση των εξισώσεων αυτών σημαίνει ότι η ταχύτητα του φωτός πρέπει να είναι το ίδιο σταθερή όταν μετράται σε οποιοδήποτε αδρανειακό σύστημα. Με βάση αυτή την παρατήρηση, Αϊνστάιν διατυπωθεί η άποψη ότι η σταθερότητα της ταχύτητας του φωτός είναι ένα βασικό νόμο της φύσης. Μόλις αποδεχθεί αυτό το αξίωμα, πρέπει να δεχτούμε ότι δεν αλλάζει όταν μετράται σε διαφορετικά αδρανειακά συστήματα. Για αυτό η ταχύτητα να είναι μια σταθερή, χώρου και του χρόνου θα πρέπει να αλλάξει, αντί. Εμείς θα σκαλίζω αυτό σταθερότητας, τόσο από την άποψη της φυσικής και της φιλοσοφίας, στην επόμενη ενότητα.

Σχόλια