Teorija relativnosti

Osnovna podjela fizike.
Nekada se pretpostavljalo se da se Zemlja kreće kroz medij, nazvan eter, koji služi širenje svjetlosti i drugih elektromagnetskih valova (slično kao širenje zvuka u zraku).
Graphical presentation of the expected differential phase shifts in the Michelson–Morley apparatus
Animated presentation of the expected differential phase shifts
Negativan ishod Michelson-Morleyevog pokusa bio je četvrt stoljeća jedna od najvećih zagonetki fizike.
Ilustracija zakrivljenosti prostorvremena.
S obzirom na referentni sustav (plavi sat), u relativno ubrzanom crvenom satu vrijeme će teći sporije.
Vremenska dilatacija objašnjava zašto će dva radna sata izvještavati o različitim vremenima nakon različitih ubrzanja. Tako na primjer, vrijeme Međunarodne svemirske postaje ISS ide sporije, a zaostaje 0,007 sekundi za svakih šest mjeseci. Da bi GPS sateliti radili, oni se moraju prilagoditi sličnom savijanju svemirskog vremena kako bi se uskladili sa sustavima na Zemlji.
Prostorno-vremenske koordinate događaja, koje mjeri svaki promatrač u svom inercijalnom referentnom okviru (u standardnoj konfiguraciji), prikazane su u govornim oblacima.
Gore: okvir F' se kreće brzinom v duž osi x okvira F.
Dolje: okvir F kreće se brzinom −v duž osi x okvira F' .
Prema Općoj teoriji relativnosti, planet u svom obilasku oko Sunca opisuje elipsu koja se polako okreće u svojoj ravnini (primjer Merkurova perihela).
Otklon zrake svjetlosti u gravitacijskom polju Sunca se mjeri pri pomrčini Sunca, kad je glavnina snažne Sunčeve svjetlosti zaklonjena. Prvi puta je to mjerenje izvršeno 29. svibnja 1919., čime je bila potvrđena Einsteineva teorija relativnosti.
Crveni pomak (gore) i plavi pomak (dolje).

Teorija relativnosti ili relativistička fizika je moderna fizičko-matematička teorija koja potpuno obuhvaća prirodne pojave na razini čestica (iznad kvantne razine koja je opisana Planckovom konstantom) do kozmoloških veličina (razine građe i evolucije svemira). Sadržaj relativističke fizike Einsteinova je relativnost primijenjena u svim granama fizike, koja je zasnovana na postulatima posebne teorije relativnosti (1905.) i tenzorske teorije gravitacijskog polja u općoj teoriji relativnosti (1916.), a njezino je uporište klasično načelo relativnosti. Newtonova mehanika u nepromijenjenom obliku vrijedi u svim inercijskim sustavima (prostorima), tako da su inercijski sustavi u klasičnoj mehanici jednaki (ekvivalentni). Prema Galileijevu načelu relativnosti stvar je fizikalne slobode (izbora) koji će sustav biti u mirovanju, a koji u jednolikom gibanju. Fizikalne veličine, jednadžbe gibanja i fizikalni zakoni u relativističkoj fizici moraju biti invarijantni (nepromjenjivi) na Lorentzove transformacije. To slijedi iz Einsteinovih postulata:

Prvi postulat – o stalnosti brzine svjetlosti u svim sustavima neovisno o brzini promatrača – podrazumijeva se kao aksiom elektrodinamike, a drugi je postulat osnovni (fundamentalni) zahtjev kovarijantnosti fizikalnih zakona prirode. Granice točnosti i primjenljivosti klasične fizike fenomenološki su opisane dvjema prirodnim konstantama, brzinom svjetlosti c = 299 792 458 m/s (točna veličina, bez mjerne nesigurnosti), gornja granica brzine za bilo koju tvarnu česticu i najveća brzina kojom se energija, međudjelovanje ili informacija prenosi u realnim fizičkim prostorima, i Planckovom konstantom h = 6,626 075 5 ∙ 10−34 Js, fundamentalnim kvantom djelovanja u fizici. Ako u nekom fizičkom sustavu neka njegova veličina, koja se dimenzijski podudara s Planckovom konstantom, ima vrijednost reda veličine Planckove konstante, sustav se tada mora promatrati kvantnomehanički.[1]

Teorija relativnosti sastoji se od dvije znanstvene teorije na području fizike: posebne relativnosti i opće relativnosti. Ove su teorije osmišljene kako bi objasnile činjenicu da se elektromagnetski valovi ne pokoravaju Newtonovim zakonima gibanja. Elektromagnetski valovi gibaju se konstantnom brzinom, nezavisno od kretanja promatrača. Osnovna ideja obje teorije je da će dva promatrača, koji se nalaze u međusobno relativnom gibanju (to jest gibanju jedan u odnosu na drugoga), izmjeriti različite vremenske i prostorne razmake (intervale) za iste događaje, ali da će fizikalni zakoni obojici izgledati jednako. Teorija nosi naziv relativnosti jer po njoj ne postoje apsolutne veličine, nego sve u odnosu (relaciji) jednog prema drugom. Ne postoji apsolutna masa, ne postoji apsolutno vrijeme i ne postoji apsolutni prostor. Rečene veličine mjerljive su samo u odnosu na nekog promatrača. Točka s koje promatrač promatra događaj (sustav promatranja) jednako je točna kao točka gledišta (sustav promatranja) bilo kojeg drugog promatrača koji se giba nekom drugom brzinom.

  1. relativistička fizika, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.

Teorija relativnosti

Dodaje.pl - Ogłoszenia lokalne