Коротко суть спеціальної теорії відносності (сто) - вікінаука цікаво про складне коротко
У минулій статті ми розбирали суть теорії відносності Ейнштейна. її практичне застосування і основні моменти. Зараз же ми поговоримо про ключові постулатах і висновках Спеціальної теорії відносності, розберемося в її основах і наслідки.
СТО, також має назву приватної теорією відносності, являє собою опрацьовану описову модель для законів механіки, руху і відносин простору-часу, створена лауреатом Нобелівської премії Альбертом Ейнштейном в 1905 році.
Спеціальна теорія відносності є частиною загальної теорії відносності. Давайте ж розглянемо і простою мовою спробуємо виявити її основні слідства:
1. Уповільнення часу
Уявіть собі, що одного разу вам і вашому другу пощастило стати власниками двох космічних кораблів. Ви летите з однаковою швидкістю поблизу один одного. Так ось, заради втіхи, ви вирішуєте посвітити свого товариша лазерною указкою прямо в очі.
Тоді з вашої точки зору якщо швидкість світла помножити на час проходження світлового імпульсу, то вийде відстань між вашими кораблями.
Але з точки зору нерухомого спостерігача світло рухався по похилій траєкторії і подолав більший шлях. І що найголовніше: світло рухався з тією ж швидкістю. Значить йому для цього потрібно більше часу.
Зверніть увагу, виходить прямокутний трикутник, і ми можемо скористатися старою доброю теоремою Піфагора. З отриманої формули виразиться ставлення часів.
Виходить, що на одне і те ж дію з точки зору рухомих об'єктів часу потрібно менше, ніж нерухомих. У русі час сповільнюється, і чим швидше ми рухаємося, тим сильніше цей ефект.
Припустивши, що швидкість світла постійна, і використавши тільки теорему Піфагора, ми довели те, що 100 років тому просто «підірвало» мозок кращим фізикам планети!
Звичайно ж не варто забувати, що на малих швидкостях ефект уповільнення часу проявляється мізерно слабо. Однак дуже точні експерименти (Хафелі-Китинга, 1971 рік), в яких атомний годинник цілодобово літають навколо Землі, цей ефект підтверджують.
2. Поздовжнє скорочення
Під час поїздки предмети скорочуються в розмірах, причому в таку кількість разів, у скільки сповільнюється час.
Наприклад, якщо людина, що рухається зі швидкістю 280 000 км / с, буде в 3 рази тонше себе звичайного. Так що рада дівчатам: бігайте швидше і будете стрункішою!
3. Одночасність
Події одночасні з точки зору рухомого спостерігача відбуватимуться в різні моменти часу щодо нерухомого.
Дійсно, знову уявіть собі космоліт, спереду і ззаду якого встановлені габаритні вогні, які спалахують при попаданні на них світлового сигналу, що посилається з центру корабля.
Щодо космолета лампочки будуть загорятися одночасно, але щодо нерухомого спостерігача світловий сигнал рухається вліво-вправо з однаковою швидкістю, а значить задня лампочки загориться швидше передній.
Таким чином, одночасність - теж поняття відносне.
4. Маса і енергія
Тому масивний об'єкт неможливо розігнати до швидкості світла, так як для досягнення цієї мети не вистачить ніяких запасів енергії.
Максимально швидко можуть рухатися лише безмасові частки, як, наприклад, фотони або Гравітон.
Що стосується енергії, то теорія відносності не поділяє її на кінетичну і потенційну. Існує так звана повна енергія тіла, що розраховується по особливій формулі.
Виробляти енергію спокою досить важко, адже для цього маса повинна кудись зникнути. Але це якраз відбувається в ядерних реакціях.
Там маса продуктів реакції трохи менше, ніж маса початкових реагентів (64 кг VS 63,9994 кг). Така втрата маси і перетворюється в колосальну енергію: 54 * 10 ^ 12 Дж від якихось 0,0006 кг.