special theory of relativity

特殊相対性理論

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私たちは、アインシュタイン、特殊相対性理論について聞くと (または特殊相対性理論, 実名を使用するには), 私たちは、有名なのだと思います E = mc^2 方程式, そして双子のパラドックスのような奇妙なこと. それらのものは、すべて真実かつ重要であるが、, SRが解決しようとする問題は、全く異なるものです. 物理学の基本原理を守るための試みであります.

相対性理論の基本原理は、あなたが加速せずに移動したときに物理学の法則は変更しないことです. 言い換えると, 一定の速度で動きが静止していると区別がつきません, あなたが移動しているプラ​​ットフォーム上で静止した電車の中で中にこの錯覚を持っていたかもしれない理由であります, あなたの隣の列車が移動を開始するとき. あなたはまだ立ったり動いているかどうかを教えてくれません行うことができますどのような実験.

If you think about it, それはこのようにする必要があり. 唯一の2つのオブジェクトが宇宙であった場合, それが移動している1と言って何の意味もないだろう. 唯一の相対的な動きは、物理的な意味を持っています. 各移動オブジェクトに関連付けられていることは、座標系であります, または基準のフレーム, 慣性フレームと呼ば. すべての慣性系は同等です。, 物理学の対称性とみなされ、相対性原理と呼ばれています.

対称性と保存則

今, のは、物理学の対称性について話をする短いタイムアウトを見てみましょう. あなたはワード対称性を聞くと, あなたがそれらを回転させたときに同じように見える物体を考えたり、それらをフリップ. 物理学の, このアイデアは、さらにビットを取られます. あなたが別の場所でそれらをしようとすると、物理学の法則が変化しないという事実はまた自然の対称性であります, 並進対称性と呼ばれます.

ネーターの定理と呼ばれる数学的原理があります, これは、のように述べているあなたは、対称性を持っているときはいつでも, あなたは、対応する保存量を見つけるだろう. 並進対称性と運動量の保存は、この定理を介して関連しています. 別の対称性は物理学の法則は、時間をかけて不変であるということです (これは良いことです, そうしないと我々はそれらを呼び出すすべてのビジネスを持っていません “法制”). この対称性は、対応する保存量を持っています, そのエネルギーであります. この数学的な事実は、あなたが永久機関特許を取得で​​きない理由であります. これは、エネルギーの節約に違反します. それは実際に仕事をした場合, それを支配する法則は不変の時間ではないであろうことを意味します. 言い換えると, it might not work tomorrow.

慣性フレームの識別不能性の対称性 (相対性原理) 運動においても電気と磁気の真であります. ところで, 私は、対応する保存量が何であるかを知りません, 私はそれがスペースまたは時空のベクトルの長さである疑いがあります, あなたは事前にアインシュタインを使用するかどうかに応じて、 (ガリレオ) またはポスト・アインシュタイン (ローレンツ) 相対性. 磁石の隣に移動するコイルは、電気を発生させます. 発電量は、相対速度に依存します, あなたはコイルや磁石を移動させるかどうかは関係ありません。. だから、慣性系の等価の原則は、同様に電気と磁気のために保持しています. 電磁気は、マクスウェル方程式に記載されています (電流および電荷の電場と磁場の空間と時間の変動を関連) 「共変」でなければならない - の意味, 座標変換としてそれは同じに変更する必要がありました. そうでなければ, 電子レンジは、飛行機で異なる動作します.

special relativity

マクスウェル方程式の1つの解決策は、EM波であります (光) その速度で移動します. これらの方程式の共分散は、任意の慣性系で測定した場合、光の速度は同じ一定でなければならないことを意味します. この観察に基づいて, アインシュタインは、光の速度の一定性は自然の基本法則であると仮定しました. あなたはこの公準を受け入れたら、, 我々は別の慣性系で測定した場合は、変更しないことを受け入れなければなりません. この速度が一定であるためには, 空間と時間が代わりに変更する必要があります. 我々は、この不変性を掘り下げます, 両方の物理学と哲学の観点から, 次のセクションで.

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