special theory of relativity

Teori Khas Relativiti

The safer, easier way to pay online.
"Zarah dan Interaksi" is available as a beautifully designed printable eBook compatible with mobile devices. Get it now for $5.49 untuk muat turun serta-merta!

Apabila kita mendengar tentang Einstein dan kerelatifan khas (atau teori khas relativiti, untuk menggunakan nama sebenar), kita fikir yang terkenal E = mc^2 persamaan, dan perkara-perkara pelik seperti paradoks kembar. Walaupun perkara-perkara adalah benar dan penting, masalah SR cuba untuk menyelesaikan adalah salah sama sekali berbeza. Ia adalah satu usaha untuk mempertahankan prinsip asas dalam fizik.

Prinsip asas relativiti adalah bahawa undang-undang fizik tidak berubah apabila anda bergerak tanpa pecutan. Dalam erti kata lain, gerakan dengan halaju malar tidak dapat dibezakan daripada menjadi pegun, itulah sebabnya anda mungkin mempunyai ilusi ini semasa dalam kereta api bergerak di platform yang anda bergerak, apabila kereta api yang akan datang kepada anda mula bergerak. Apa sahaja percubaan yang boleh anda lakukan tidak akan memberitahu anda sama ada anda berdiri kaku atau bergerak.

If you think about it, ia telah menjadi cara ini. Jika hanya terdapat dua objek di alam semesta, ia tidak akan masuk akal untuk mengatakan yang mana satu sedang bergerak. Hanya gerakan relatif mempunyai kepentingan fizikal. Yang berkaitan dengan setiap objek yang bergerak adalah sistem koordinat, atau rangka rujukan, dipanggil bingkai inersia. Semua bingkai inersia adalah setara, yang dianggap simetri dalam fizik dan dipanggil prinsip kerelatifan.

Simetri dan Undang-Undang Pemuliharaan

Sekarang, mari kita tamat masa yang singkat untuk bercakap tentang simetri dalam fizik. Apabila anda mendengar perkataan simetri, anda berfikir objek yang kelihatan sama apabila anda memutarkan mereka atau flip mereka. Dalam fizik, idea ini diambil sedikit lagi. Hakikat bahawa undang-undang fizik tidak berubah apabila anda cuba mereka di tempat yang berbeza juga simetri alam, dipanggil simetri translasi.

Terdapat satu prinsip matematik dipanggil teorem Noether, yang menyatakan bahawa setiap kali anda mempunyai simetri yang, anda akan mencari kuantiti dipulihara yang sepadan. simetri translasi dan pemuliharaan momentum berkaitan melalui teorem ini. Satu lagi simetri adalah bahawa undang-undang fizik yang tak berubah dari masa ke masa (yang merupakan satu perkara yang baik, jika tidak, kita tidak mempunyai apa-apa perniagaan memanggil mereka “undang-undang”). simetri ini mempunyai kuantiti dipulihara yang sepadan, yang merupakan tenaga. Fakta matematik adalah sebab mengapa anda tidak boleh mempatenkan mesin gerakan kekal. Ia melanggar pemuliharaan tenaga. Jika ia benar-benar melakukan kerja-kerja, ia bermakna bahawa undang-undang yang mengawal ia tidak akan menjadi masa tak berubah. Dalam erti kata lain, it might not work tomorrow.

Simetri indistinguishability bingkai inersia (prinsip kerelatifan) dalam gerakan adalah benar elektrik dan kemagnetan dan juga. Dengan cara itu, Saya tidak tahu apa kuantiti dipulihara yang sama adalah, tetapi saya mengesyaki ia adalah panjang ruang atau ruang-masa vektor, bergantung kepada sama ada anda menggunakan pra-Einstein (Galilea) atau selepas Einstein (Lorentz) relativiti. Satu gegelung bergerak sebelah magnet menjana elektrik. Jumlah tenaga elektrik yang dijana hanya bergantung kepada halaju relatif, Tidak kira sama ada anda bergerak gegelung atau magnet. Jadi prinsip kesetaraan bingkai inersia memegang elektrik dan kemagnetan dan juga. Keelektromagnetan yang dinyatakan di dalam persamaan Maxwell (berkaitan ruang dan variasi masa dalam medan elektrik dan magnet arus dan caj) harus "kovarian" - makna, ia perlu berubah dalam yang sama adalah sebagai koordinat mengubah. Jika tidak, ketuhar gelombang mikro akan kerja yang berbeza di atas kapal terbang.

special relativity

Satu penyelesaian kepada persamaan Maxwell adalah gelombang EM (cahaya) bergerak pada kelajuan. Kovarians persamaan ini bermakna bahawa kelajuan cahaya mempunyai malar yang sama apabila diukur dalam mana-mana bingkai inersia. Berdasarkan pemerhatian ini, Einstein mengandaikan bahawa keteguhan kelajuan cahaya adalah undang-undang asas alam semula jadi. Sebaik sahaja anda menerima postulat ini, kita perlu menerima hakikat bahawa ia tidak berubah apabila diukur dalam bingkai inersia yang berbeza. Dalam usaha untuk kelajuan ini menjadi berterusan, ruang dan masa perlu perubahan sebaliknya. Kita akan menyelidiki kesabaran ini, baik dari segi fizik dan falsafah, dalam bahagian seterusnya.

Comments