Astrologija

Kaj pravi relativnostna teorija Alberta Einsteina

205views

Tukaj je fantastična “razlaga” Einsteinove najbolj znane formule profesorja Amedea Balbija, astrofizika z univerze Tor Vergata v Rimu.

Razumevanje relativnosti je bistveno za razumevanje kako deluje vesolje. Morda se zdi težka tema in pravzaprav en članek ne bi bil dovolj za razumevanje Einsteinove teorije. V resnici pa je temeljne koncepte relativnosti mogoče zlahka razumeti s primeri. Tukaj je zanimiva “pojasnilo”. profesorja Amedea Balbija Univerze Tor Vergata v Rimu.

Teorija posebne relativnosti

Mnogi mislijo, da je to dejstvo v ozadju ideje relativnosti da je vse relativno. V resnici je ravno nasprotno: Einstein je hotel zakon, ki velja za vse, ne glede na referenčni sistem, v katerem se nahaja. Njegova formula, , gre točno v to smer. Pravzaprav prvi, ki je razložil, da morajo biti fizikalni zakoni enaki za vse bil je Galileo. Predstavljajte si, da se najdete v skladišču ladje. Ne morete pogledati zunaj, vendar želite poskusiti ugotoviti, ali se ladja premika ali ne. Galileo je razumel, da ni eksperimenta, ki bi mu omogočil vedeti, ali se ladja premika ali ne. Za Galileja so torej obstajali posebni referenčni sistemi, imenovani (pravzaprav kot ladja), to so referenčni sistemi, ki gredo s konstantno hitrostjo in ne spreminjajo smeri.

V teh sistemih so bili zakoni fizike enaki za vse in ta ideja je dolgo časa delovala zelo dobro, dokler je bila omejena na mehaniko. Toda ko je bilo odkrito elektromagnetizem in začeli smo razmišljati o elektromagnetnih valovih (torej s svetlobo), stvari niso šle več tako dobro. Zakonov elektromagnetizma ni bilo mogoče zapisati enako za vse inercialne referenčne sisteme. Tu je nastopil Einstein: elektromagnetno valovanje je razumel kot gugalnica ki se širi z določeno hitrostjo (s svetlobno hitrostjo). Kaj bi se zgodilo z elektromagnetnim valovanjem? Ne bi več videl nihanja, svetloba bi se ustavila. Einstein je takrat dobil idejo: da je svetlobna hitrost je bilo enako za vse opazovalci, da se ni nikoli spremenilo. Toda vrnimo se k Galilejevi ladji.

Hitrost svetlobe

Če bi bili znotraj ladje, ki se giblje z določeno hitrostjo glede na pristanišče, in vrgli žogo, ki se giblje z določeno hitrostjo glede na ladjo, bi se nekomu, ki gleda od zunaj, žogica gibala s hitrostjo, kot se žogica giblje znotraj ladje, plus hitrost same ladje. Torej ti dve hitrosti seštevajo. No, za Einsteina s svetlobo ta stvar to se ne bi smelo zgoditi. Če prižgete luč znotraj premikajoče se ladje ali vlaka, se za vas giblje z določeno hitrostjo (300 tisoč km/s, svetlobna hitrost). Za nekoga, ki gleda od zunaj, se svetloba giblje s popolnoma enako hitrostjo, 300 tisoč km/s, torej ni svetlobna hitrost, dodana hitrosti gibajočega se sistema. Zdi se kot neumen premislek, vendar ima pravočasno neverjetne posledice.

Vzemimo drug primer: predstavljajte si, da imamo peščena ura malo posebnega. Narejen je z dvema ogledaloma in med enim in drugim ogledalom se odbija svetlobni žarek. Tako lahko štejemo čas skozi nihanje svetlobe med enim ogledalom in drugim. Zdaj pa uporabimo to peščeno uro za merjenje časa v našem referenčnem sistemu: razdalja med enim in drugim zrcalom, deljena s svetlobno hitrostjo, nam pove čas, ki preteče med eno in drugo kljukico. Nato si predstavljamo, da gledamo to svetlečo peščeno uro, ki se premika glede na nas. Zdaj je pot, ki jo mora prehoditi svetloba, daljša, a Einstein je rekel, da mora svetlobna hitrost ostati vedno isto. Torej, če morate prevoziti daljšo razdaljo z enako hitrostjo, čas mora biti daljši. Če torej vidimo, da se ista peščena ura premika glede na nas, bo čas tekel počasneje. To je precej neverjetna posledica relativnosti: ure, ki se premikajo glede na nas, tiktakajo počasneje od tistih, ki mirujejo. Obstaja pa še ena prav tako čudna posledica, ki je povezana z dolžinami.

Ni sočasnih dogodkov

Predstavljajte si, da ste v raketi, ki se premika. Začel je z Zemlje in želi doseči . Z vidika tistih od znotraj mine manj časa kot tistih, ki gledajo od zunaj. Zakaj? Razlaga je, da so se dolžine pri premikajočem se opazovalcu skrajšale. Kdor je v raketi, meri krajšo razdaljo med Zemljo in Alfa Kentavra. Razdalja se je skrajšala, ker se premikate v tej smeri z zelo veliko hitrostjo. Tisti zunaj pa vidijo, da se raketa krajša.

Naj povzamemo: čas in prostor sta odvisna od stanja gibanja opazovalca. Ure, ki se premikajo glede na mene, gredo počasneje in predmeti, ki se premikajo glede na mene, se krajšajo. Poleg tega ni več sočasnih dogodkov. Predstavljajte si, da se znajdete v istem skladišču iste ladje in se postavite točno na polovico med obema koncema skladišča in od tam streljate dva svetlobna žarka v dve nasprotni smeri. Za vas je razdalja, ki jo morajo prepotovati žarki, popolnoma enaka, zato potrebujejo enak čas, da dosežejo eno in drugo stran ladje. Prihod dveh svetlobnih žarkov je istočasen za tiste, ki gledajo isto stvar od zunaj. Ladja se premika, vendar potuje svetloba vedno s popolnoma enako hitrostjo in zato eden od dveh žarkov prispe pred drugim. Tisti, ki potuje proti krmi ladje, pride pred tistim, ki potuje proti premcu. Dogodki se torej ne dogajajo hkrati.

Vse to je odvisno od tega, da smo predpostavili, da je svetlobna hitrost za vse opazovalce enaka. To je bila Einsteinova odlična ideja za posebno teorijo relativnosti: uspelo mu je zapisati zakone elektromagnetizma na način, ki je bil enak za vse opazovalce v vseh referenčnih sistemih, ki se premikajo s konstantno hitrostjo v ravni liniji. Namesto tega razumeti, kaj se zgodi s sistemi pospešeno sklicevanjeobstaja splošna teorija relativnosti, ki v resnici posplošiti rezultati omejenega.

Teorija splošne relativnosti

Da bi razumeli osnovno idejo za tem teorijo splošne relativnosti Einsteina potrebujemo kladivo in list papirja. Če bi jih spustil in te vprašal, kdo se prvi spusti na tla, bi mi takoj odgovoril kladivo. Pravzaprav je na Zemlji točno tako, ker obstaja zračni upor, potem bi prišel list papirja. A kaj, če bi lahko naredili ta poskus v praznini, bi oba predmeta hkrati udarila ob tla. Gre za eksperiment, ki so ga dejansko izvedli astronavti ene od misij Apollo na Luno. V pomanjkanju zraka pero in kladivo dosežeta tla ob istem času (video). To je posledica pospeška, s katerim predmeti padajo v gravitacijskem polju je neodvisen od mase predmetov. To je slavni eksperiment padca težkih teless katerim je očitno Galileo (ali kdorkoli zanj) dokazal, da svinčena in lesena krogla istočasno dosežeta tla in se zato podvržeta enak pospešek gravitacijskega polja Zemlje. V bistvu pospešek padanja v gravitacijskem polju ni odvisen od mase predmetov.

Einsteinova najbolj briljantna ideja

Od tu je Einstein začel razvijati “najbolj briljantno idejo svojega življenja”. Predstavljajte si sebe v zaprti sobi lebdi v praznini vesolja, daleč od kakršnega koli masnega in gravitacijskega polja. Jasno je, da če v tej sobi vzamete običajno kladivo in običajen list papirja in ju izpustite, ta dva predmeta lebdijo ker ni gravitacijskih polj. Kaj pa, če soba bi padel v gravitacijskem polju? Vi, kladivo, list papirja in sama soba bi imeli popolnoma enak pospešek, torej bi bilo z vašega vidika vse popolnoma enako tistemu, kar se je dogajalo v sobi, ko je bila daleč od kakršnega koli masnega in gravitacijskega polja. Videli bi predmete, ki prosto plavajo, in sebe ne bi čutili svoje teže. Pa ne zato, ker ste daleč od gravitacijskega polja, ampak zato, ker ste v gravitacijskem polju. Torej je v določenem smislu pospešek padanja v gravitacijskem polju brisanje samo gravitacijsko polje.

Vzemimo drug primer. Če ste v raketi, ki pospešuje navzgor, je to, kar doživite povečanje telesne mase, počutiš se stisnjen k tlom rakete. Torej se pospešek rakete z vašega vidika ne razlikuje od dejstva, da se znajdete v gravitacijskem polju. To je bila Einsteinova briljantna ideja: obravnavati referenčne sisteme pohiti kot referenčni sistemi inercialna, ampak v katerem . Ena od posledic te ideje je, da prostor krivulj mase. Toda kaj točno to pomeni?

Prostor krivulj mase

Vrnimo se k primeru referenčnega sistema, ki je daleč od gravitacijskega polja. Če lebdite v prostoru in izstrelite svetlobni žarek, se bo širil znotraj prostora v popolnoma ravni liniji. Zdaj pa si predstavljajte, da ta sistem prosto pada v gravitacijskem polju. Tudi tokrat bi se znašli v nerazločljivi situaciji, saj bi se zate svetloba še naprej širila premočrtno, kot se je takrat, ko si bil daleč od katerega koli polja. Zdaj pa si predstavljajte poglej prizor od zunaj. Svetloba, ki se zunanjemu opazovalcu premika znotraj prostora, dejansko deluje ukrivljeno pot.

Tukaj je ideja o ukrivljenost prostora v gravitacijskem polju: svetlobni žarki sledijo poti, ki ni naravnost, vendar ukrivljen. Bodite previdni, to ne pomeni, da se ne širijo vedno po najkrajši poti med dvema točkama, to je preprosto prostor ki ni več izravnana kot v primeru breztežnosti. Torej, medtem ko je iskal način, kako napisati zakone fizike, ki so enaki za vse referenčne sisteme (vključno s pospešenimi), je Einstein prišel do drugega zaključka. Bilo je mogoče opisati resnost (ki je dotlej veljal za privlačno silo med množicami) kot posledica ukrivljenosti prostora. Z drugimi besedami: gmota ukrivlja okoliški prostor in zato drugi predmeti sledijo najkrajšim trajektorijam v tem prostoru, ki je zdaj ukrivljen. Točno to se zgodi planetom, ki krožijo okoli Sonca.

Leave a Response

Lee Lehmann
Izkušnje Lee Leman v astrologiji zdaj presegajo 40 let! Danes Leman nima konkurence v astrologiji volitev in horarnih vprašanj. Hkrati izvaja tudi izobraževanje v mundane, izbirni in natalni astrologiji ter astro-meteorologiji.