Runājot par revolucionārām zinātniskām teorijām, relativitātes teorija ir visu lietu mērs. Alberta Einšteina revolucionārais darbs ir mainījis mūsu izpratni par telpu, laiku un Visumu. Bet neuztraucieties, jums nav nepieciešama doktora grāds fizikā, lai saprastu pamatus. Šajā rakstā mēs izskaidrosim relativitātes teoriju informatīvā, izklaidējošā un viegli saprotamā veidā. Tāpēc piesprādzējieties un sagatavojieties jautram ceļojumam cauri kosmosam ar Einšteinu kā jūsu gidu.
Kas ir relativitātes teorija?
Relativitātes teorija sastāv no divām teorijām: īpašās relativitātes un vispārējās relativitātes. Katrs no tiem risina dažādus aspektus attiecībā uz telpu, laiku un gravitāciju.
Īpašā relativitāte: ātrie un ziņkārīgie
Īpašā relativitāte, ko Einšteins ieviesa 1905. gadā, attiecas uz objektiem, kas pārvietojas ar nemainīgu ātrumu, īpaši, kad tie tuvojas gaismas ātrumam. Šeit ir vissvarīgākie jēdzieni:
Gaismas ātrums ir nemainīgs: Neatkarīgi no tā, cik ātri jūs pārvietojaties, gaisma vienmēr ceļo ar to pašu ātrumu (apmēram 186,282 jūdzes sekundē). Iedomājieties, ka mēģināt apsteigt gaismas staru savā sporta automašīnā un saprotat, ka tas vienmēr ir soli priekšā jums, lai cik ļoti jūs spiestu uz pedāļa.
Laika dilatācija
Laiks palēninās objektiem, kas pārvietojas ar augstu ātrumu. Ja jūs pārvietojaties tuvu gaismas ātrumam, jūs novecojat lēnāk nekā kāds, kurš stāv uz vietas. Tātad, ja kādreiz nokavējat sapulci, sakiet savam priekšniekam, ka jūs pārvietojāties pārāk ātri un laiks ir izstiepts!
Garuma kontrakcija:
Objekti, kas pārvietojas ar augstu ātrumu, izskatās īsāki kustības virzienā. Tas ir kā kosmisks diētas plāns — pārvietojieties pietiekami ātri, un jūs izskatīsieties slaidāks!
Masa-enerģijas ekvivalence (E=mc²)
Šī slavenā vienādojuma nozīme ir tāda, ka masa var tikt pārvērsta enerģijā un otrādi. Tas ir iemesls, kāpēc atomu bumbas ir tik spēcīgas un kāpēc mēs varam sapņot par nākotnes enerģijas avotiem, piemēram, kodolfūziju.
Vispārējā relativitāte: gravitācija ir izkropļota
Vispārējā relativitātes teorija, ko Einšteins publicēja 1915. gadā, paplašina Īpašo relativitātes teoriju, iekļaujot gravitāciju. Šeit ir vissvarīgākās idejas:
Telpas laika izliekums: masveida objekti, piemēram, planētas un zvaigznes, izliec telpas laika struktūru un rada to, ko mēs uztveram kā gravitāciju. Iedomājieties trampolīnu ar bļodā bumbu vidū — tā ir veids, kā masveida objekti izliek telpas laiku.
Gravitācijas laika dilatācija
Laiks rit lēnāk spēcīgākajos gravitācijas laukos. Tas nozīmē, ka, ja jūs dzīvojat kalnā, jūs novecojat nedaudz ātrāk nekā kāds, kurš atrodas jūras līmenī.
Melnās caurumi
Vispārējā relativitātes teorija paredz melno caurumu esamību— - telpas laika apgabali, kur gravitācija ir tik spēcīga, ka pat gaisma nevar izbēgt. Tie ir kā galējais kosmiskais putekļu sūcējs.
Kāpēc relativitātes teorija ir svarīga
Einstīna relativitātes teorija nav tikai teorētiska, bet tai ir arī praktiskas pielietojuma jomas, kas ietekmē mūsu ikdienas dzīvi:
GPS tehnoloģija
Tava viedtālruņa GPS balstās uz īpašo un vispārējo relativitāti. Satelīti, kas riņķo ap Zemi, laiku piedzīvo nedaudz citādi nekā mēs uz Zemes, un šīs atšķirības ir jāņem vērā, lai nodrošinātu precīzus atrašanās vietas datus.
Atomenerģija
Masa-enerģijas ekvivalences princips ir kodolenerģijas un kodolieroču pamatā. Izpratne par E=mc² ir ļāvusi mums izmantot atoma enerģiju.
Visuma izpratne
Relativitātes teorija ir sniegusi mums ieskatus Lielajā sprādzienā, melnajos caurumos un Visuma paplašināšanā. Tā ir mūsdienu kosmoloģijas un astrofizikas mugurkauls.
Interesanti fakti
Pauzēsim no smagajām tēmām un izbaudīsim dažus interesantus faktus par Einstīnu un viņa relativitātes teoriju:
Einstīna humora izjūta
Einstīns bija pazīstams ar savu asprātību. Kad viņam jautāja par viņa savādiem matiem, ziņots, ka viņš teica: "Ja nekārtīgs rakstāmgalds ir nekārtīgas prāta pazīme, tad kas ir tukšs rakstāmgalds?" Iespējams, viņa mati bija viņa sarežģīto un radošo domu atspoguļojums.
Relativitāte popkultūrā
Einstīna relativitātes teorija ir iekļauta filmās, TV šovos un pat komiksos, kas parāda, cik ļoti sabiedrība to ir pieņēmusi.
Einstīna modes izvēles
Einstīns slavenībā nepatika valkāt zeķes, jo viņš uzskatīja, ka tās ir nevajadzīgi sarežģītas. Tātad, ja tu kādreiz aizmirsīsi savas zeķes, vienkārši saki, ka tu koncentrējies uz savu iekšējo Einstīnu.
Einstīna teorijas mantojums
Relativitātes teorija revolucionizēja mūsu izpratni par Visumu un turpina ietekmēt zinātni un tehnoloģiju arī šodien. No tā, kā mēs orientējamies ar GPS, līdz mūsu izpratnei par melnajiem caurumiem, Einstīna ģeniuss ir atstājis neizdzēšamu zīmi mūsu pasaulē.
Nākamreiz, kad paskatīsies uz zvaigznēm, atceries, ka tās tālās saules maigi liek telpas laika audumu un ka tu, tāpat kā Einstīns, esi daļa no šī plašā, fascinējošā kosmosa. Un varbūt, tikai varbūt, tev vajag nedaudz pasmaidīt pie domas, ka laika dilatācija liek tev kavēties uz nākamo svarīgo sapulci.