SRT, TOE - מתחת לקיצורים הללו מסתתר המונח "תורת היחסות", המוכר כמעט לכולם. הכל אפשר להסביר בשפה פשוטה, אפילו אמירה של גאון, אז אל תתייאשו אם אינכם זוכרים את הקורס בפיזיקה בבית הספר, כי למעשה הכל הרבה יותר פשוט ממה שזה נראה.
הלידה של התיאוריה
אז, בואו נתחיל את הקורס "תורת היחסות עבור בובות". אלברט איינשטיין פרסם את עבודתו ב-1905 והיא עוררה סערה בקרב מדענים. תיאוריה זו כיסתה כמעט לחלוטין פערים וחוסר עקביות בפיזיקה של המאה הקודמת, אך בנוסף, היא הפכה את רעיון החלל והזמן על פיה. לבני התקופה היה קשה להאמין ברבות מהצהרותיו של איינשטיין, אבל ניסויים ומחקרים רק אישרו את דבריו של המדען הגדול.
תורת היחסות של איינשטיין הסבירה במילים פשוטות עם מה אנשים נאבקו במשך מאות שנים. זה יכול להיקרא הבסיס של כל הפיזיקה המודרנית. עם זאת, לפני שנמשיך לדבר על תורת היחסות, כדאי לנולהבהיר את סוגיית התנאים. בוודאי רבים, שקוראים מאמרי מדע פופולרי, נתקלו בשני קיצורים: SRT ו- GRT. למעשה, הם מתכוונים למושגים שונים במקצת. הראשונה היא תורת היחסות המיוחדת, והשנייה מייצגת "תורת היחסות הכללית".
פשוט מורכב
SRT היא תיאוריה ישנה יותר שהפכה מאוחר יותר לחלק מ-GR. זה יכול לשקול רק תהליכים פיזיקליים עבור עצמים הנעים במהירות אחידה. התיאוריה הכללית יכולה לתאר מה קורה לעצמים מאיצים, וגם להסביר מדוע קיימים חלקיקי גרביטון וכוח המשיכה.
אם אתה צריך לתאר את התנועה ואת חוקי המכניקה, כמו גם את היחס בין מרחב וזמן כאשר מתקרבים למהירות האור - ניתן לעשות זאת על ידי תורת היחסות המיוחדת. במילים פשוטות, ניתן להסביר זאת כך: למשל, חברים מהעתיד נתנו לך חללית שיכולה לטוס במהירות גבוהה. על חוטם החללית יש תותח המסוגל לירות כל דבר מלפנים בפוטונים.
כאשר נורתה ירייה, ביחס לספינה, החלקיקים הללו עפים במהירות האור, אך באופן הגיוני, צופה נייח צריך לראות את הסכום של שתי מהירויות (הפוטונים עצמם והספינה). אבל שום דבר כזה. הצופה יראה פוטונים נעים במהירות של 300,000 מ ש, כאילו מהירות הספינה הייתה אפס.
העניין הוא שלא משנה כמה מהר חפץ נע, מהירות האור עבורו היא ערך קבוע.
זהההצהרה היא הבסיס למסקנות לוגיות מדהימות כמו האטה ועיוות זמן, תלוי במסה ובמהירות של האובייקט. סרטים וסדרות מדע בדיוני רבים מבוססים על זה.
יחסות כללית
ניתן להסביר תורת יחסות כללית רחבה יותר במונחים פשוטים. מלכתחילה, עלינו לקחת בחשבון את העובדה שהמרחב שלנו הוא ארבע ממדי. זמן ומרחב מאוחדים ב"נושא" כזה כמו "רצף מרחב-זמן". ישנם ארבעה צירי קואורדינטות במרחב שלנו: x, y, z ו-t.
אבל אנשים לא יכולים לתפוס ישירות ארבעה מימדים, בדיוק כמו שאדם שטוח היפותטי החי בעולם דו-ממדי אינו מסוגל להביט למעלה. למעשה, העולם שלנו הוא רק השלכה של מרחב ארבע-ממדי לתוך מרחב תלת-ממדי.
עובדה מעניינת היא שלפי תורת היחסות הכללית, גופים אינם משתנים כאשר הם זזים. האובייקטים של העולם הארבע-מימדי הם למעשה תמיד ללא שינוי, ורק ההקרנות שלהם משתנות בזמן תנועה, מה שאנו תופסים כעיוות של זמן, צמצום או עלייה בגודל, וכן הלאה.
ניסוי במעלית
ניתן להסביר את תורת היחסות במילים פשוטות בעזרת ניסוי מחשבתי קטן. דמיינו שאתם במעלית. התא החל לזוז, והיית במצב של חוסר משקל. מה קרה? יכולות להיות שתי סיבות: או שהמעלית נמצאת בפניםחלל, או נמצא בנפילה חופשית תחת השפעת כוח המשיכה של כוכב הלכת. הדבר המעניין ביותר הוא שאי אפשר לגלות את הסיבה לחוסר משקל אם אין דרך להסתכל החוצה מתא המעלית, כלומר שני התהליכים נראים אותו הדבר.
אולי, לאחר ביצוע ניסוי מחשבתי דומה, אלברט איינשטיין הגיע למסקנה שאם שני המצבים הללו אינם ניתנים להבדלה זה מזה, אז למעשה הגוף בהשפעת כוח הכבידה אינו מאיץ, זו תנועה אחידה זה מעוקל בהשפעת גוף מסיבי (במקרה זה כוכבי לכת). לפיכך, תנועה מואצת היא רק השלכה של תנועה אחידה לתוך המרחב התלת מימדי.
דוגמה להמחשה
עוד דוגמה טובה בנושא "יחסיות לדומים". זה לא לגמרי נכון, אבל זה מאוד פשוט וברור. אם מניחים חפץ כלשהו על בד מתוח, הוא יוצר "סטייה", "משפך" מתחתיו. כל הגופים הקטנים יותר ייאלצו לעוות את מסלולם בהתאם לעקמומיות החדשה של החלל, ואם לגוף יש מעט אנרגיה, ייתכן שהוא לא יתגבר כלל על המשפך הזה. עם זאת, מנקודת המבט של האובייקט הנע עצמו, המסלול נשאר ישר, הם לא ירגישו את עקמומיות החלל.
Gravity "דרוג לאחור"
עם הופעתה של תורת היחסות הכללית, כוח המשיכה חדל להיות כוח וכעת מסתפק בעמדה של תוצאה פשוטה של עקמומיות הזמן והמרחב. תורת היחסות הכללית אולי נראית פנטסטית, אבל היא עובדתגרסה ומאושרת על ידי ניסויים.
דברים מדהימים לכאורה בעולמנו יכולים להיות מוסברים על ידי תורת היחסות. במילים פשוטות, דברים כאלה נקראים השלכות של תורת היחסות הכללית. לדוגמה, קרני אור שעפות מטווח קרוב מגופים מסיביים כפופות. יתרה מכך, עצמים רבים מהחלל הרחוק מוסתרים זה מאחורי זה, אך בשל העובדה שקרני האור מסתובבות סביב גופים אחרים, עצמים בלתי נראים לכאורה זמינים למבטנו (ליתר דיוק, למבט הטלסקופ). זה כמו להסתכל דרך קירות.
ככל שכוח המשיכה גדול יותר, הזמן זורם לאט יותר על פני השטח של עצם. זה חל לא רק על גופים מסיביים כמו כוכבי נויטרונים או חורים שחורים. ניתן לראות את ההשפעה של התרחבות הזמן אפילו על כדור הארץ. לדוגמה, מכשירי ניווט לווייניים מצוידים בשעונים האטומיים המדויקים ביותר. הם נמצאים במסלול של הפלנטה שלנו, והזמן מתקתק שם קצת יותר מהר. מאות שניות ביום יצטברו לנתון שייתן עד 10 ק מ של שגיאה בחישובי המסלול על פני כדור הארץ. תורת היחסות היא שמאפשרת לנו לחשב את השגיאה הזו.
במונחים פשוטים, אנו יכולים לומר זאת: תורת היחסות הכללית עומדת בבסיס טכנולוגיות מודרניות רבות, ובזכות איינשטיין, נוכל למצוא בקלות פיצרייה וספרייה ב- אזור לא מוכר.
