Kui rääkida murrangulistest teaduslikest teooriatest, on suhtelisuse teooria kõigi asjade mõõt. Albert Einsteini murranguline töö on muutnud meie arusaama ruumist, ajast ja universumist. Kuid ärge muretsege, et mõista põhialuseid, ei ole teil vaja füüsika doktorikraadi. Selles artiklis selgitame suhtelisuse teooriat informatiivselt, meelelahutuslikult ja arusaadavalt. Nii et pange turvavöö kinni ja valmistuge lõbusaks teekonnaks kosmoses, Einsteini juhendamisel.
Mis on suhtelisuse teooria?
Suhtelisuse teooria koosneb kahest teooriast: eriline suhtelisus ja üldine suhtelisus. Igaühel neist on erinevad aspektid ruumi, aja ja gravitatsiooni vahelises suhtes.
Eriline suhtelisus: kiired ja uudishimulikud
Eriline suhtelisus, mille tutvustas Einstein 1905. aastal, käsitleb objekte, mis liiguvad konstantse kiirusena, eriti kui nad lähenevad valguse kiirusel. Siin on kõige olulisemad kontseptsioonid:
Valguse kiirus on konstantne: Ükskõik kui kiiresti te liigute, valgus liigub alati sama kiirusel (umbes 299,792 kilomeetrit sekundis). Kujutage ette, et proovite oma sportautoga valguskiirt mööda sõita ja mõistate, et see on alati teist sammu ees, olenemata sellest, kui palju te pedaali vajutate.
Aja dilatatsioon
Aeg aeglustub objektide jaoks, mis liiguvad kõrge kiirusel. Kui te liigute valguse kiirusel, vanandate te aeglasemalt kui keegi, kes seisab paigal. Nii et kui olete kunagi koosolekule hiljaks jäänud, öelge oma ülemusele, et te liikusite liiga kiiresti ja aeg on veninud!
Pikkuse kokkutõmbumine:
Kõrge kiirusel liikuvad objektid näivad liikumise suunas lühemad. See on nagu kosmiline dieediplaan — liikuge piisavalt kiiresti ja näete saledam välja!
Massi-energia ekvivalents (E=mc²)
See kuulus võrrand ütleb, et massi saab muuta energiaks ja vastupidi. See on põhjus, miks aatomipommid on nii võimsad ja miks me saame unistada tulevikus energiallikatest, nagu tuumafusioon.
Üldine suhtelisus: gravitatsioon on moonutatud
Üldine suhtelisuse teooria, mille avaldas Einstein 1915. aastal, laiendab erilist suhtelisuse teooriat, et hõlmata gravitatsiooni. Siin on kõige olulisemad ideed:
Ruumiaja kõverus: massilised objektid, nagu planeedid ja tähed, painutavad ruumiaja struktuuri ja loovad selle, mida me tajume kui gravitatsiooni. Kujutage ette trampoliini, mille keskel on bowlingupall — just nii painutavad massilised objektid ruumiaega.
Gravitatsiooniline aja dilatatsioon
Aeg kulgeb aeglasemalt tugevamates gravitatsiooniväljades. See tähendab, et kui elate mäel, vanandate te veidi kiiremini kui keegi merepinnal.
Mustajad
Üldine suhtelisuse teooria ennustab mustade aukude olemasolu— - ruumiajastu alad, kus gravitatsioon on nii tugev, et isegi valgus ei suuda põgeneda. Need on nagu lõplikud kosmilised tolmuimejad.
Miks on suhtelisuse teooria oluline
Einsteini suhtelisuse teooria ei ole mitte ainult teoreetiline, vaid omab ka praktilisi rakendusi, mis mõjutavad meie igapäevaelu:
GPS-tehnoloogia
Teie nutitelefoni GPS põhineb eriti ja üldiselt suhtelisusel. Maa ümber tiirlevad satelliidid kogevad aega veidi erinevalt kui meie Maal, ja need erinevused peavad olema arvesse võetud täpsete asukohaandmete pakkumiseks.
Aatomienergia
Masse-energia ekvivalentsi printsiip on tuumaenergia ja tuumarelvade keskmes. E=mc² mõistmine on võimaldanud meil kasutada aatomi energiat.
Universumi mõistmine
Suhtelisuse teooria on andnud meile teadmisi Suure Paugu, mustade aukude ja universumi laienemise kohta. See on kaasaegse kosmoloogia ja astronoomia selgroog.
Toredad faktid
Võtame hetkeks pausi tõsistest asjadest ja naudime mõningaid toredaid fakte Einsteini ja tema suhtelisuse teooria kohta:
Einsteini huumorimeel
Einstein oli tuntud oma vaimukuse poolest. Kui teda küsiti tema segasest juustest, on ta väidetavalt öelnud: "Kui segane laud on segase mõtte märk, siis mis on tühi laud?" Võib-olla oli tema juuksed peegeldus tema keerukatest ja loovatest mõtetest.
Suhtelisus popkultuuris
Einsteini suhtelisuse teooriat on integreeritud filmidesse, telesaadetesse ja isegi koomiksitesse, mis näitab, kui palju on avalikkus sellele reageerinud.
Einsteini moeeelistused
Einstein kuulusalt ei meeldinud sokke kanda, kuna ta arvas, et need on tarbetult keerulised. Nii et kui te kunagi sokke unustate, öelge lihtsalt, et keskendute oma sisemisele Einsteinile.
Einsteini teooria pärand
Suhtelisuse teooria revolutsiooniliselt muutis meie arusaama universumist ja jätkab teaduse ja tehnoloogia mõjutamist ka täna. Alates sellest, kuidas me navigeerime GPS-i abil, kuni meie arusaamiseni mustadest aukudest, on Einsteini geenius jätnud meie maailmale kustumatu jälje.
Järgmine kord, kui vaatate tähti, pidage meeles, et need kauged päikesed painutavad õrnalt ruumiajastu kangast ja et teie, nagu Einstein, olete osa sellest ulatuslikust ja põnevast kosmosest. Ja võib-olla, lihtsalt võib-olla, peaksite natuke naeratama mõtte peale, et ajapikendamine paneb teid hiljaks jääma oma järgmisele olulisele kohtumisele.