special theory of relativity

Lý thuyết đặc biệt của Relativity

The safer, easier way to pay online.
"Hạt và tương tác" có sẵn như là một eBook in thiết kế đẹp tương thích với các thiết bị di động. Tải ngay cho $5.49 để tải về ngay lập tức!

Khi chúng tôi nghe về Einstein và thuyết tương đối đặc biệt (hay lý thuyết tương đối đặc biệt, sử dụng tên thật), chúng ta nghĩ về sự nổi tiếng E = mc^2 phương trình, và những điều kỳ lạ như nghịch lý song sinh. Trong khi những điều đó là tất cả sự thật và quan trọng, vấn đề SR cố gắng để giải quyết là một hoàn toàn khác nhau. Đây là một nỗ lực nhằm bảo vệ một nguyên tắc cơ bản trong vật lý.

Các nguyên tắc cơ bản của thuyết tương đối là các định luật vật lý không thay đổi khi bạn di chuyển mà không cần tăng tốc. Nói cách khác, chuyển động với vận tốc không đổi là không thể phân biệt được văn phòng phẩm, đó là lý do tại sao bạn có thể có ảo giác này khi trong một chuyến tàu đứng yên trên một nền tảng mà bạn đang di chuyển, khi chuyến tàu tiếp theo để bạn bắt đầu di chuyển. Dù thử nghiệm mà bạn có thể làm sẽ không nói cho bạn biết bạn đang đứng yên hoặc di chuyển.

If you think about it, nó phải được theo cách này. Nếu chỉ có hai đối tượng trong vũ trụ, nó sẽ không làm cho bất kỳ ý nghĩa để nói rằng đó là một trong những di chuyển. Chỉ có chuyển động tương đối có ý nghĩa vật lý. Kết hợp với từng đối tượng chuyển động là một hệ thống phối hợp, hoặc một khung tham chiếu, được gọi là một quy chiếu quán tính. Tất cả các khung quán tính tương đương, được coi là một đối xứng trong vật lý và được gọi là nguyên lý tương đối.

Đối xứng và Luật Bảo tồn

Bây giờ, chúng ta hãy một thời gian chờ ngắn để nói về tính đối xứng trong vật lý. Khi bạn nghe thấy đối xứng từ, bạn nghĩ rằng các đối tượng giống nhau khi bạn xoay chúng hoặc flip chúng. Trong vật lý, Ý tưởng này được lấy một chút nữa. Thực tế là các định luật vật lý không thay đổi khi bạn thử chúng ở một nơi khác cũng là một đối xứng của tự nhiên, được gọi là đối xứng tịnh tiến.

Có một nguyên lý toán học được gọi là định lý Noether, trong đó nói rằng bất cứ khi nào bạn có một đối xứng, bạn sẽ tìm thấy một số lượng được bảo tồn tương ứng. đối xứng tịnh tiến và bảo toàn động lượng có liên quan thông qua định lý này. đối xứng khác là các định luật vật lý là bất biến theo thời gian (Đó là một điều tốt, nếu không chúng tôi không có bất kỳ kinh doanh gọi họ “luật”). đối xứng này có một số lượng được bảo tồn tương ứng, đó là năng lượng. thực tế toán học này là lý do tại sao bạn không thể cấp bằng sáng chế một máy chuyển động vĩnh viễn. Nó vi phạm việc bảo tồn năng lượng. Nếu nó thực sự đã làm việc, nó sẽ có nghĩa là luật pháp quy định nó sẽ không có thời gian bất biến. Nói cách khác, it might not work tomorrow.

Sự đối xứng của việc không phân biệt của khung quán tính (nguyên lý tương đối) đang chuyển động thực sự của điện và từ tính cũng. Bằng cách này, Tôi không biết gì về số lượng được bảo tồn tương ứng là, nhưng tôi nghi ngờ nó là chiều dài của không gian hay không gian-thời gian vectơ, tùy thuộc vào việc bạn sử dụng trước Einstein (Galilê) hoặc sau Einstein (Lorentz) tương đối. Một cuộn dây di chuyển bên cạnh nam châm tạo ra điện. Lượng điện được tạo ra chỉ phụ thuộc vào vận tốc tương đối, không quan trọng cho dù bạn di chuyển các cuộn dây hoặc nam châm. Vì vậy, nguyên tắc tương đương của khung quán tính giữ cho điện và từ là tốt. Lực điện được mô tả trong các phương trình Maxwell (liên quan không gian và các biến thể thời gian trong điện trường và từ trường cho đến các dòng và phí) cần được "hiệp biến" - ý nghĩa, cần thay đổi trong cùng là như tọa độ chuyển đổi. Nếu không, lò vi sóng sẽ làm việc khác nhau trên máy bay.

special relativity

Một giải pháp cho phương trình Maxwell là sóng EM (ánh sáng) di chuyển với tốc độ của nó. Hiệp phương sai của các phương trình có nghĩa là tốc độ của ánh sáng đã được các hằng số giống nhau khi đo bằng bất kỳ quy chiếu quán tính. Dựa trên quan sát này, Einstein mặc nhiên công nhận rằng sự bất biến của tốc độ của ánh sáng là một đạo luật cơ bản của tự nhiên. Một khi bạn chấp nhận định đề này, chúng ta phải chấp nhận rằng nó không thay đổi khi đo trong khung quán tính khác nhau. Để cho tốc độ này là một hằng số, không gian và thời gian sẽ phải thay đổi thay. Chúng tôi sẽ nghiên cứu kỹ kiên này, cả về vật lý và triết học, ở phần tiếp theo.

Bình luận