special theory of relativity

Teoria da Relatividade Especial

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Quando ouvimos falar sobre Einstein ea relatividade especial (ou a teoria da relatividade especial, para usar o nome verdadeiro), pensamos no famoso E = mc^2 equação, e coisas estranhas, como o paradoxo dos gêmeos. Enquanto essas coisas são todas verdadeiras e importante, o problema SR tenta resolver é um completamente diferente. É uma tentativa de defender um princípio básico na física.

O princípio básico da relatividade é que as leis da física não mudam quando você move sem aceleração. Em outras palavras, movimento a uma velocidade constante é indistinguível sendo estacionário, é por isso que você pode ter tido essa ilusão, enquanto em um trem parado em uma plataforma que você está se movendo, quando o trem próximo a você começa a se mover. Seja qual for experiências que você pode fazer não vai dizer se você está parado em pé ou em movimento.

If you think about it, ele tem que ser desta maneira. Se havia apenas dois objetos no universo, não faria qualquer sentido dizer que um está se movendo. Apenas movimento relativo tem um significado físico. Associado com cada objecto móvel é um sistema de coordenadas, ou um quadro de referência, chamado um referencial inercial. Todos os referenciais inerciais são equivalentes, que é considerada uma simetria em física e é chamado o princípio da relatividade.

Simetrias e Leis de Conservação

Agora, vamos dar um curto tempo de espera para falar sobre simetrias em física. Quando você ouve a palavra simetria, você acha de objetos que têm a mesma aparência quando você girá-los ou lançá-los. In physics, esta ideia é levado um pouco mais longe. O fato de que as leis da física não mudam quando você experimentá-los em um lugar diferente é também uma simetria da natureza, chamado simetria translacional.

Há um princípio matemático chamado teorema de Noether, que afirma que sempre que você tem uma simetria, você vai encontrar uma quantidade conservada correspondente. simetria de translação e da conservação do momento estão relacionados através deste teorema. Outra simetria é que as leis da física são invariável ao longo do tempo (O que é uma boa coisa, caso contrário, não temos qualquer negócio chamando-os “leis”). Esta simetria tem uma quantidade correspondente conservada, que é a energia. Este fato matemático é a razão pela qual você não pode patentear uma máquina de movimento perpétuo. Isso viola a conservação da energia. Se ele realmente fez um trabalho, isso significaria que as leis que regem não seria invariante no tempo. Em outras palavras, it might not work tomorrow.

A simetria da indistinguibilidade de referenciais inerciais (o princípio da relatividade) em movimento é verdadeiro de eletricidade e magnetismo bem. A propósito, Eu não sei o que a quantidade conservada correspondente é, mas eu suspeito que é o comprimento dos vetores espaciais ou espaço-tempo, dependendo se você usar pré-Einstein (galileu) ou pós-Einstein (Lorentz) relatividade. A bobina móvel ao lado ímã gera eletricidade. A quantidade de electricidade gerada depende apenas da velocidade relativa, Não importa se você mover a bobina ou o íman. Assim, o princípio da equivalência de referenciais inerciais vale para a eletricidade eo magnetismo bem. Eletromagnetismo é descrito nas equações de Maxwell (relativa espaço e variações temporais em campos elétricos e magnéticos para correntes e encargos) deve ser "covariante" - significado, ele deve alterar no mesmo era como transformar as coordenadas. Caso contrário, fornos de microondas que funcionam de forma diferente em um avião.

special relativity

Uma solução para as equações de Maxwell é ondas EM (luz) movendo-se a sua velocidade. A covariância destas equações significa que a velocidade da luz tem de ser a mesma constante quando medida em qualquer inercial. Com base nesta observação, Einstein postulou que a constância da velocidade da luz é uma lei básica da natureza. Depois de aceitar este postulado, temos que aceitar que isso não muda quando medido em diferentes referenciais inerciais. A fim de que esta velocidade seja uma constante, espaço e tempo terá que mudar em vez. Vamos aprofundar esta constância, tanto em termos de física e filosofia, na próxima seção.

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