special theory of relativity

Théorie de la relativité restreinte

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Quand nous entendons parler d'Einstein et de la relativité restreinte (ou la théorie de la relativité, d'utiliser le nom réel), nous pensons à la célèbre E = mc^2 équation, et des choses bizarres comme le paradoxe des jumeaux. Bien que ces choses sont vraies et importantes, le problème SR tente de résoudre est un complètement différent. Il est une tentative de défendre un principe de base en physique.

Le principe de base de la relativité est que les lois de la physique ne changent pas lorsque vous vous déplacez sans accélération. En d'autres termes, le mouvement à une vitesse constante est indiscernable d'être stationnaire, qui est la raison pour laquelle vous avez eu cette illusion alors que dans un train à l'arrêt sur une plate-forme que vous vous déplacez, quand le train à côté de vous commence à se déplacer. Quelles que soient les expériences que vous pouvez faire ne sera pas vous dire si vous êtes immobile ou en mouvement.

If you think about it, il doit être de cette façon. S'il n'y avait que deux objets dans l'univers, il ne serait pas de sens de dire que l'on se déplace. Seul un mouvement relatif a une signification physique. Associé à chaque objet en mouvement est un système de coordonnées, ou un cadre de référence, appelé un cadre inertiel. Tous les référentiels inertiels sont équivalents, qui est considéré comme une symétrie en physique et est appelé le principe de la relativité.

Symétries et lois de conservation

Maintenant, nous allons prendre un court délai pour parler de symétries en physique. Lorsque vous entendez le mot symétrie, vous pensez que des objets qui regardent la même chose quand vous les faire pivoter ou retourner les. In physics, cette idée est pris un peu plus loin. Le fait que les lois de la physique ne changent pas lorsque vous les essayez à un autre endroit est également une symétrie de la nature, appelée symétrie de translation.

Il y a un principe mathématique appelé le théorème de Noether, qui stipule que chaque fois que vous avez une symétrie, vous trouverez une quantité conservée correspondant. symétrie translationnelle et de la conservation du moment sont liés par ce théorème. Une autre symétrie est que les lois de la physique sont invariantes au fil du temps (Ce qui est une bonne chose, sinon, nous ne disposons pas de toute entreprise en les appelant “lois”). Cette symétrie a une quantité conservée correspondant, qui est l'énergie. Ce fait mathématique est la raison pour laquelle vous ne pouvez pas breveter une machine à mouvement perpétuel. Il viole la conservation de l'énergie. Si elle a effectivement fait le travail, cela voudrait dire que les lois régissant ce ne serait pas le temps invariant. En d'autres termes, it might not work tomorrow.

La symétrie de indiscernabilité des référentiels inertiels (le principe de la relativité) en mouvement est vrai de l'électricité et le magnétisme ainsi. Au fait, Je ne sais pas ce que la quantité conservée correspondant est, mais je pense qu'il est la longueur de l'espace ou de l'espace-temps des vecteurs, selon que vous utilisez pré-Einstein (galiléen) ou post-Einstein (Lorentz) relativité. Une bobine mobile à côté de l'aimant génère de l'électricité. La quantité d'électricité produite ne dépend que de la vitesse relative, Peu importe si vous vous déplacez la bobine ou l'aimant. Ainsi, le principe de l'équivalence des référentiels inertiels détient pour l'électricité et le magnétisme ainsi. Electromagnétisme est décrite dans les équations de Maxwell (concernant l'espace et des variations de temps dans des champs électriques et magnétiques aux courants et des charges) devrait être "covariant" - sens, il devrait changer dans le même était aussi transformer les coordonnées. Autrement, fours à micro-ondes fonctionnerait différemment sur un avion.

special relativity

Une solution aux équations de Maxwell est des ondes EM (lumière) se déplaçant à sa vitesse. La covariance de ces équations signifie que la vitesse de la lumière doit être la même constante lorsqu'elle est mesurée dans une quelconque inertiel. Sur la base de cette observation, Einstein a postulé que la constance de la vitesse de la lumière est une loi fondamentale de la nature. Une fois que vous acceptez ce postulat, nous devons accepter que cela ne change pas lorsqu'elle est mesurée dans les différents référentiels inertiels. Pour que cette vitesse soit constante, espace et le temps vont devoir changer la place. Nous allons plonger dans cette constance, à la fois en termes de physique et de philosophie, dans la section suivante.

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