مکانیک نسبیتی (اینشتینی). دایره المعارف مدرسه ای فیزیک نسبیتی با ناپدید شدن همه اجسام

برای مدت طولانیبه نظر می رسید که مکانیک نیوتنی می تواند توضیحی نظری از هر پدیده ای ارائه دهد. با این حال، محدودیت های کاربردی مکانیک کلاسیک به تدریج آشکار شد. مطالعه فرآیندهای الکترومغناطیسی و ایجاد نظریه کلاسیک الکترومغناطیس در اینجا نقش تعیین کننده ای داشت. جایگاه اصلی در این نظریه توسط ایده میدان الکترومغناطیسی اشغال شده است. میدان الکترومغناطیسی نوع خاصی از ماده است که نه از قوانین مکانیک کلاسیک (مکانیک نیوتنی)، بلکه از قوانین دیگر پیروی می کند که بیان ریاضی آن معادلات ماکسول است.

نظریه میدان الکترومغناطیسی ماکسول دو نقص داشت:

1. با اصل نسبیت حرکت فیزیک کلاسیک سازگار نبود، زیرا معادلات آن تحت تبدیل های گالیله ثابت شد.

2. تصویر میدانی واقعیت فیزیکی از لحاظ نظری ناقص و از نظر منطقی متناقض بود. انیشتین خاطرنشان کرد: نظریه ماکسول اگرچه رفتار ذرات باردار الکتریکی را به درستی توصیف می کند، اما نظریه ای از این ذرات ارائه نمی دهد. در نتیجه، آنها را باید بر اساس مکانیک کلاسیک به عنوان نقاط مادی که بطور مجزا در فضا قرار دارند در نظر گرفت که با مفهوم میدان در تضاد است. یک نظریه میدان سازگار مستلزم تداوم همه عناصر نظریه است.

موضوع مطالعه در مکانیک کلاسیک یا نقاط مادی بود یا نقاطی در فضا یا لحظاتی از زمان. اینشتین همه این «یا»های تفرقه‌انگیز را رد می‌کند.

موضوع نظریه نسبیت «رویدادهای فیزیکی» به عنوان اشیاء انتگرالی است که مفاهیم ماده، حرکت، مکان و زمان را با هم ترکیب می‌کنند.

فقط خود رویدادها که با چهار عدد x، y، z، t تعریف شده‌اند، واقعیت فیزیکی دارند. "قوانین طبیعت زمانی رضایت بخش ترین شکل خود را خواهند داشت که به صورت قوانین در زنجیره فضا-زمان چهار بعدی بیان شوند."

اجازه دهید اکنون به اولین اشکال بپردازیم. تجزیه و تحلیل نشان داد که معادلات ماکسول تحت تبدیل های گالیله ای غیر متغیر هستند. این بدان معنی است که هنگام حرکت از یک ISO به ISO دیگر، شکل معادلات متفاوت است. این معادل این واقعیت است که در سیستم های مرجع مختلف، فرآیند فیزیکی یکسان طبق قوانین مختلف انجام می شد که با علم در تضاد است.

آنها سعی کردند مشکل را با کار کردن مجدد معادلات ماکسول حل کنند، اما این به جایی نرسید.

در سال 1904، لورنتز تصمیم گرفت تا قواعد تبدیل های گالیله را تغییر دهد تا معادلات ماکسول با توجه به این قوانین تغییر ناپذیر باشد.

تبدیل های لورنتس قوانین جدیدی برای انتقال از یک ISO به ISO دیگر هستند. برای حالتی که سیستم K نسبت به K با سرعت υ در امتداد محور x حرکت کند، تبدیل‌های لورنتس به شکل زیر است:

لورنز به طور مصنوعی قوانین انتقال جدیدی را به دست آورد. در این مورد، معادلات ماکسول در هر ISO ثابت می شود. با این حال، مشخص نبود که آیا این دگرگونی ها معنای فیزیکی دارند یا خیر.

اینشتین تلاش کرد تا به صورت قیاسی نظریه ای بسازد که تبدیلات لورنتس را با معنای فیزیکی پر کند - نظریه نسبیت.

نظریه نسبیت انیشتین ترکیبی از مکانیک کلاسیک و نظریه الکترومغناطیسی ماکسول است و به عنوان مکانیک نسبیتی عمل می کند.

مکانیک نسبیتی (اینشتینی) حرکت اجسام مادی را با سرعت های قابل مقایسه با سرعت نور در خلاء مطالعه می کند.

بر دو فرض استوار است:

1. اصل نسبیت حرکت. برابری همه سیستم های مرجع اینرسی. چارچوب مرجع اینرسی چارچوب مرجعی است که قانون اول نیوتن (قانون اینرسی) در آن معتبر است. هر سیستم مرجعی که نسبت به یک سیستم مرجع اینرسی به صورت ترجمه، یکنواخت و مستقیم حرکت کند نیز یک سیستم مرجع اینرسی است. به یاد بیاوریم که حرکت جسمی که در آن تمام نقاط آن در یک لحظه معین از زمان به طور مساوی حرکت می کنند، حرکت انتقالی نامیده می شود. حرکتی با سرعت ثابت در قدر و جهت را حرکت یکنواخت یکنواخت می گویند. با حرکت یکنواخت مستطیل، جسم در یک خط مستقیم حرکت می کند و در هر بازه زمانی مساوی همان فاصله را طی می کند.

برابری همه چارچوب های مرجع اینرسی به این معنی است که در همه این سیستم ها قوانین فیزیک یکسان است. این گزاره را عدم تغییر نسبیتی می نامند.

2. اصل ثبات سرعت نور در خلاء. سرعت نور در خلاء معمولاً با حرف c (c = 300000 کیلومتر بر ثانیه) نشان داده می شود. این فرض به این معنی است که سرعت نور در خلاء به حرکت منبع نور بستگی ندارد.

سرعت نور حداکثر سرعت ممکن انتشار فعل و انفعالات مواد است.

فرض اول به این معناست که با قرار گرفتن در یک کابین بسته و مشاهدات حرکت مکانیکی، فرآیندهای الکتریکی و مغناطیسی و هر پدیده دیگری، نمی توان تشخیص داد که کابین در حال سکون است یا به طور یکنواخت و در یک خط مستقیم حرکت می کند. این نسبیت مفاهیم "استراحت" و "حرکت خطی یکنواخت" را مشخص می کند.

از این دو اصل فیزیکی، انیشتین تبدیل های ریاضی لورنتس را دوباره استخراج کرد، اما اکنون آنها را با معنای فیزیکی پر می کند.

اثرات نسبیتی:

1. با افزایش سرعت مکانیکی یک جسم، ابعاد فضایی آن کوتاه می شود:

جایی که ل-طول جسمی که با سرعت حرکت می کند ;

l 0- طول شی در v = 0;

c سرعت نور در خلاء است.

2. با افزایش سرعت مکانیکی جسم، زمان فرآیندها طبق فرمول کاهش می یابد:

3. با افزایش سرعت مکانیکی یک جسم، جرم جسم طبق فرمول افزایش می یابد:

هنگام انجام هر اندازه گیری فیزیکی، نقش استثنایی توسط روابط مکانی-زمانی بین مناسبت ها. در SRT، یک رویداد به عنوان یک پدیده فیزیکی تعریف می شود که در نقطه ای از فضا در نقطه ای از زمان در یک چارچوب مرجع انتخاب شده رخ می دهد. بنابراین، برای توصیف کامل یک رویداد، نه تنها باید محتوای فیزیکی آن را تعیین کرد، بلکه مکان و زمان آن را نیز تعیین کرد. برای انجام این کار، استفاده از روش هایی برای اندازه گیری فواصل و فواصل زمانی ضروری است. انیشتین نشان داد که این رویه ها باید کاملاً تعریف شوند.

به منظور اندازه گیری فاصله زمانی در سیستم مرجع انتخاب شده بین دو رویداد (به عنوان مثال، آغاز و پایان یک فرآیند) که در همان نقطه در فضا، داشتن ساعت مرجع کافی است. دقیق‌ترین ساعت‌هایی که در حال حاضر دارند، ساعت‌هایی هستند که بر اساس ارتعاشات طبیعی مولکول‌های آمونیاک (ساعت‌های مولکولی) یا اتم‌های سزیم (ساعت‌های اتمی) هستند. اندازه گیری یک دوره زمانی بر اساس این مفهوم است همزمانی: مدت زمان یک فرآیند با مقایسه با فاصله زمانی که قرائت ساعت را جدا می کند تعیین می شود. همزمان با پایان فرآیند، از خوانش های همان ساعت، همزمان با شروع فرآینداگر هر دو رویداد در نقاط مختلف سیستم مرجع رخ دهند، برای اندازه گیری فواصل زمانی بین آنها در این نقاط لازم است ساعت های هماهنگ

تعریف اینشتین از روش همگام سازی ساعت مبتنی بر استقلال سرعت نور در خلاء از جهت انتشار است. اجازه دهید یک پالس نوری کوتاه از نقطه A در زمان t 1 به ساعت A ارسال شود (شکل 1). اجازه دهید زمان رسیدن پالس به B و انعکاس آن به عقب در ساعت B t باشد. در نهایت سیگنال بازتاب شده را مطابق با ساعت A در زمان t 2 به A برگردانید. سپس توسط تعریف ساعتدر A و B اگر t" = (t 1 + t 2) / 2 به طور همزمان می روند.

شکل 1. همگام سازی ساعت ها در یک ایستگاه خدمات.

وجود یک زمان جهانی واحد مستقل از چارچوب مرجع، که به عنوان یک واقعیت آشکار در فیزیک کلاسیک پذیرفته شده بود، معادل فرض ضمنی امکان همگام سازی ساعت ها با استفاده از سیگنالی است که با سرعت بی نهایت زیاد منتشر می شود.

بنابراین، ساعت های همگام را می توان در نقاط مختلف سیستم مرجع انتخاب شده قرار داد. اکنون می‌توانیم مفهوم همزمانی رویدادهایی را که در نقاطی از هم جدا شده‌اند تعریف کنیم: اینها اگر ساعت‌های همگام‌سازی شده یک زمان را نشان دهند، رویدادها همزمان هستند.

اکنون سیستم اینرسی دوم K را در نظر می گیریم، که با سرعت معین υ در جهت مثبت محور x سیستم K حرکت می کند. در نقاط مختلف این سیستم سیستم جدیدبا شمارش، همچنین می توانید ساعت ها را در موقعیت مکانی قرار دهید و با استفاده از روشی که در بالا توضیح داده شد، آنها را با یکدیگر هماهنگ کنید. اکنون فاصله زمانی بین دو رویداد را می توان هم با یک ساعت در سیستم K و هم با یک ساعت در سیستم K اندازه گیری کرد.» آیا این فواصل یکسان خواهند بود؟

بگذارید هر دو رویداد در سیستم K" در یک نقطه اتفاق بیفتند و فاصله زمانی بین آنها با توجه به ساعت سیستم K" برابر با τ 0 باشد. این دوره زمانی نامیده می شود زمان خود. اگر با استفاده از ساعت سیستم K اندازه گیری شود، فاصله زمانی بین این رویدادهای مشابه چقدر خواهد بود؟

برای پاسخ به این سوال، آزمایش فکری زیر را در نظر بگیرید. در یک سر یک میله جامد با طول مشخص l یک لامپ فلاش B وجود دارد و در سر دیگر یک آینه بازتابی M وجود دارد. میله در سیستم K بی حرکت و موازی با محور y قرار دارد (شکل . 2). رویداد 1 - چشمک زدن لامپ، رویداد 2 - بازگشت یک پالس نور کوتاه به لامپ.

در سیستم K، هر دو رویداد مورد بررسی در یک نقطه رخ می دهند، فاصله زمانی بین آنها (زمان مناسب) برابر است با τ = 2l / s. از دیدگاه یک ناظر واقع در سیستم K، پالس نور بین آینه ها به صورت زیگزاگ حرکت می کند و مسیر 2L را مساوی طی می کند

در فیزیک برای پدیده های ناشی از حرکت با سرعت های نزدیک به سرعت نور یا میدان های گرانشی قوی استفاده می شود. چنین پدیده هایی توسط نظریه نسبیت توصیف می شوند.

دایره المعارف مدرن. 2000 .

ببینید "RELATIVISTIC" در سایر لغت نامه ها چیست:

فرهنگ لغت نسبی گرای مترادف های روسی. نسبی گرایانه، تعداد مترادف ها: 1 نسبیتی (1) دیکشنری سینون ... فرهنگ لغت مترادف

نسبی گرا، نسبی گرا، نسبی گرایانه (فلسفی، علمی). صفت به نسبی گرا فرهنگ لغت توضیحی اوشاکوف. D.N. اوشاکوف. 1935 1940 … فرهنگ توضیحی اوشاکوف

نسبیت، الف، م. در فلسفه: موقعیت روش شناختی، حامیان ازدحام، که نسبیت و مشروط بودن همه دانش ما را مطلق می دانند، شناخت عینی واقعیت را غیرممکن می دانند. فرهنگ لغت توضیحی اوژگوف. S.I. اوژگوف، ن.یو....... فرهنگ توضیحی اوژگوف

صفت 1. نسبت با اسم نسبی گرایی، نسبی گرایی، مرتبط با آنها 2. مشخصه نسبی گرایی، مرتبط با نظریه نسبیت A. Einstein. فرهنگ توضیحی افرایم. T. F. Efremova. 2000 ... نوین فرهنگ لغتزبان روسی Efremova

نسبی گرایی، نسبی گرایی، نسبی گرایی، نسبی گرایی، نسبی گرایی، نسبی گرایی، نسبی گرایی، نسبی گرایی، نسبی گرایی، نسبی گرایی، نسبی گرایی، نسبی گرایی، نسبی گرایی، نسبی گرایی،... ... اشکال واژه ها

- (لات. relativus نسبی) فیزیکی. اصطلاح مربوط به پدیده هایی است که بر اساس خاص در نظر گرفته می شود. نظریه نسبیت (تئوری حرکت اجسام با سرعت نزدیک به سرعت نور) یا بر اساس نظریه نسبیت عام (نظریه ... فرهنگ لغت کلمات خارجی زبان روسی

نسبی گرایانه- نسبیت… فرهنگ لغت املای روسی

نسبی گرایانه - … فرهنگ لغت املای زبان روسی

ایا، اوه 1. به نسبی گرایی و نسبی گرایی. آر دیدگاه ها، باورها. نظریه بهشت ​​دانش. 2. فیزیک. مربوط به پدیده هایی است که بر اساس نظریه نسبیت در نظر گرفته می شود. ذره بهشت سرعت فوق العاده (نزدیک به سرعت نور) ... فرهنگ لغت دایره المعارفی

نسبی گرایانه- اوه، اوه 1) به نسبی گرایی و نسبی گرایی. آر دیدگاه ها، باورها. نظریه بهشت ​​دانش. 2) فیزیکی مربوط به پدیده هایی است که بر اساس نظریه نسبیت در نظر گرفته می شود. ذره بهشت سرعت فوق العاده (نزدیک به سرعت نور) ... فرهنگ لغت بسیاری از عبارات

کتاب ها

• ساختار فضا-زمان، آر. پنروز. نام نویسنده برای فیزیکدانان نظری و کیهان شناسان کاملاً شناخته شده است. این پنروز بود که قضیه مهم ناگزیر بودن پیدایش تکینگی فیزیکی فضا-زمان را اثبات کرد...

یوتیوب دایره المعارفی

• 1 / 5

  در مکانیک کلاسیک، مختصات مکانی و زمان مستقل هستند (در صورت عدم وجود اتصالات هولونومیک که به زمان بستگی دارد)، زمان مطلق است، یعنی در همه سیستم های مرجع یکسان جریان دارد و تبدیل های گالیله اعمال می شود. در مکانیک نسبیتی، رویدادها در فضای چهار بعدی رخ می دهند که فضای فیزیکی را متحد می کند فضای سه بعدیو زمان (فضای مینکوفسکی) و تبدیلات لورنتس عمل می کنند. بنابراین، برخلاف مکانیک کلاسیک، همزمانی رویدادها به انتخاب چارچوب مرجع بستگی دارد.

  قوانین اساسی مکانیک نسبیتی - تعمیم نسبیتی قانون دوم نیوتن و قانون نسبیتی بقای انرژی - تکانه - نتیجه چنین "اختلاط" مختصات مکانی و زمانی در طول تبدیلات لورنتس است.

  قانون دوم نیوتن در مکانیک نسبیتی

  قدرت به عنوان تعریف می شود F → = d p → d t (\displaystyle (\vec (F))=(\frac (d(\vec (p)))(dt)))، بیان حرکت نسبیتی نیز شناخته شده است:

  p → = m v → 1 − v 2 / c 2 . (\displaystyle (\vec (p))=(\frac (m(\vec (v)))(\sqrt (1-v^(2)/c^(2)))).)

  با گرفتن مشتق زمانی آخرین عبارت برای تعیین نیرو، به دست می آوریم:

  d p ​​→ d t = m γ a → + m γ 3 β → (β → a →) , (\displaystyle (\frac (d(\vec (p)))(dt))=m\گاما (\vec (a ))+m\گاما ^(3)(\vec (\بتا))((\vec (\بتا))(\vec (a))))

  جایی که نمادها معرفی می شوند: β → ≡ v → c (\displaystyle (\vec (\بتا))\equiv (\frac (\vec (v))(c)))و γ ≡ 1 1 − v 2 / c 2 (\displaystyle \gamma \equiv (\frac (1)(\sqrt (1-v^(2)/c^(2))))).

  در نتیجه، عبارت نیرو به شکل زیر در می آید:

  F → = m γ a → + m γ 3 β → (β → a →) . (\displaystyle (\vec (F))=m\gamma (\vec (a))+m\gamma ^(3)(\vec (\beta ))((\vec (\بتا))(\vec ( آ))).)

  این نشان می دهد که در مکانیک نسبیتی، بر خلاف حالت غیر نسبیتی، شتاب لزوماً در امتداد نیرو هدایت نمی شود؛ در حالت کلی، شتاب دارای مولفه ای است که در امتداد سرعت هدایت می شود.

  تابع لاگرانژ یک ذره آزاد در مکانیک نسبیتی

  اجازه دهید انتگرال عمل را بر اساس اصل کمترین عمل بنویسیم: S = - ∫ a b α d s (\displaystyle S=-\int \Limits _(a)^(b)\alpha ds)، جایی که یک عدد مثبت است. همانطور که از نظریه نسبیت خاص (STR) مشخص است. d s = c 1 − v 2 / c 2 d t (\displaystyle ds=c(\sqrt (1-v^(2)/c^(2)))dt)، با جایگزینی به انتگرال حرکت، در می یابیم: S = − ∫ t 1 t 2 α c 1 − v 2 / c 2 d t (\displaystyle S=-\int \limits _(t_(1))^(t_(2))\alpha c(\sqrt (1 -v^(2)/c^(2)))dt). اما، از سوی دیگر، انتگرال حرکت را می توان از طریق تابع لاگرانژ بیان کرد: S = ∫ t 1 t 2 L d t (\displaystyle S=\int \limits _(t_(1))^(t_(2))(\mathcal (L))dt). با مقایسه دو عبارت آخر، به راحتی می توان فهمید که انتگرال ها باید برابر باشند، یعنی:

  L = - α c 1 - v 2 / c 2 (\displaystyle (\mathcal (L))=-\alpha c(\sqrt (1-v^(2)/c^(2)))).

  L ≃ α c + α v 2 2 c (\displaystyle (\mathcal (L))\simeq \alpha c+(\frac (\alpha v^(2))(2c)))جمله اول انبساط به سرعت بستگی ندارد و بنابراین هیچ تغییری در معادلات حرکت ایجاد نمی کند. سپس، با بیان کلاسیک تابع لاگرانژ مقایسه کنید: m v 2 2 (\displaystyle (\frac (mv^(2))(2)))، تعیین ثابت آسان است α (\displaystyle \alpha).

  نظریه نسبیت خاص(SRT) رابطه فرآیندهای فیزیکی را در نظر می گیرد فقط در اینرسیسیستم های مرجع (FR)، یعنی در FR هایی که نسبت به یکدیگر به طور یکنواخت در یک خط مستقیم حرکت می کنند.

  نظریه نسبیت عام(GR) رابطه متقابل فرآیندهای فیزیکی را در نظر می گیرد در غیر اینرسی CO، یعنی در CO که با سرعتی شتاب نسبت به یکدیگر حرکت می کنند.

  فضا
  موقعیت نسبی اجسام را مشخص می کند.
  فضا همگن است، سه بعد دارد.
  همه جهات در فضا برابر است.

  زمان
  توالی وقایع را مشخص می کند.
  زمان یک بعد دارد;
  زمان همگن و همسانگرد است.

  اصول نظریه نسبیت:

  1. در تمام چارچوب های مرجع اینرسی، همه پدیده های فیزیکی به یک شکل رخ می دهند.

  آن ها همه مراجع اینرسی حقوق برابر. هیچ آزمایشی در هیچ زمینه ای از فیزیک امکان جداسازی CO اینرسی مطلق را فراهم نمی کند.

  2. سرعت نور در خلاء در همه مراجع اینرسی یکسان است و به سرعت منبع نور و ناظر بستگی ندارد (یعنی سرعت نور در خلاء ثابت است).

  سرعت انتشار نور در خلاء است حداکثر ممکنسرعت انتشار یا انتقال هر تعامل:
  s = 299792.5 کیلومتر بر ثانیه.

  نسبیت همزمانی

  رویدادهر پدیده ای است که در یک نقطه معین از فضا در یک نقطه خاص از زمان رخ می دهد.
  تنظیم یک رویداد به معنای تعیین یک نقطه در فضای چهار بعدی "مختصات - زمان" است. زمان و مکان وقوع رویداد

  در مکانیک کلاسیکزمان نیوتن در هر چارچوب مرجع اینرسی یکسان است، یعنی مقدار مطلق و به انتخاب CO بستگی ندارد.

  در مکانیک نسبیتی زمان به انتخاب CO بستگی دارد.

  رویدادهایی که به طور همزمان در یک SO رخ می دهند ممکن است در SO دیگری که نسبت به اولی حرکت می کنند همزمان نباشند.

  در مورد دو ساعت که یکی در قسمت کمان و دیگری در انتهای کشتی قرار دارد، رویداد (شعله ور شدن) به طور همزمان رخ نمی دهد. ساعت های A و B همگام هستند و در فاصله یکسانی از منبع نوری واقع در بین آنها قرار دارند. نور در همه جهات با سرعت یکسانی حرکت می کند، اما ساعت فلاش را در زمان های مختلف تشخیص می دهد.

  بگذارید یک ناظر در داخل کشتی (ناظر داخلی) در چارچوب مرجع K’ و دومی در خارج از کشتی (ناظر خارجی) در چارچوب مرجع K باشد.
  سیستم مرجع K' به کشتی متصل استو با سرعت حرکت می کند v نسبتا ثابت سیستم مرجع K، که مرتبط با یک ناظر خارجی.

  اگر در وسط کشتی که با سرعتی در حال حرکت است v نسبت به ناظر خارجی، منبع نور چشمک می زند، سپس برای ناظر داخلی نور همزمان به عقب و کمان کشتی می رسد. آن ها در چارچوب مرجع K' این دو رویداد به طور همزمان رخ می دهند.

  برای یک ناظر خارجی، عقب به منبع نور "نزدیک" می شود و کمان کشتی دور می شود، و نور قبل از کمان کشتی به عقب می رسد. آن ها در چارچوب مرجع K این دو رویداد به طور همزمان رخ نمی دهند.

  قانون نسبیتی جمع سرعت ها

  قانون کلاسیک جمع سرعت ها را نمی توان در مکانیک نسبیتی اعمال کرد (این با فرض دوم SRT در تضاد است)، بنابراین قانون نسبیتی جمع سرعت ها در STR استفاده می شود.

  

  بدیهی است که در سرعت هایی که بسیار کمتر از سرعت نور هستند، قانون نسبیتی جمع سرعت ها شکل قانون کلاسیک جمع سرعت ها را به خود می گیرد.

  پیامدهای اصول نظریه نسبیت

  1. فواصل زمانی افزایش می یابد، زمان کند می شود.

  اتساع زمان به طور تجربی در طول واپاشی رادیواکتیو هسته‌ها نشان داده شده است: فروپاشی رادیواکتیو هسته‌های شتاب‌دار در مقایسه با فروپاشی رادیواکتیو همان هسته‌ها در حالت استراحت کندتر می‌شود.

  2. اندازه اجسام در جهت حرکت کاهش می یابد.

  

  از فرمول مشخص می شود که بدن بیشترین طول را در CO ساکن دارد. تغییر طول بدن در حین حرکت نامیده می شود انقباض طول لورنتس .

  جرم و انرژی چگونه به هم مرتبط هستند؟

  در ادبیات، فرمول معروف انیشتین در 4 نسخه نوشته شده است که نشان می دهد خیلی عمیق درک نشده است.

  فرمول اصلی در یادداشت کوتاهی توسط انیشتین در سال 1905 ظاهر شد:

  

  این فرمول معنای فیزیکی عمیقی دارد. او این را می گوید جرم جسمی که در حالت سکون قرار دارد، صرف نظر از ماهیت این انرژی، محتوای انرژی موجود در آن را تعیین می کند.

  مثلاانرژی جنبشی درونی حرکت آشفته ذراتی که بدن را تشکیل می‌دهند، بر خلاف انرژی جنبشی حرکت انتقالی، در بقیه انرژی بدن گنجانده می‌شود. یعنی با گرم کردن یک جسم، جرم آن را افزایش می دهیم.
  همچنین لازم به ذکر است که فرمول از راست به چپ خوانده می شودهر جرمی تعیین کننده انرژی یک جسم است. اما نمی توان هر انرژی را با مقداری جرم مطابقت داد.

  همچنین از فرمول بر می آید که

  تغییر در انرژی جسم با تغییر جرم آن رابطه مستقیم دارد:

  

  در حالتی که بدن شروع به حرکت می کند، انرژی استراحت به انرژی کل در CO تبدیل می شود که به طور کلی با سرعت معینی به جلو حرکت می کند. v .

  

  در مفهوم وسیع، نظریه نسبیت شامل نسبیت خاص و عام است. نظریه نسبیت خاص (STR) به فرآیندهایی اشاره دارد که در مطالعه آنها میدان های گرانشی را می توان نادیده گرفت. نظریه نسبیت عام (GTR) یک نظریه گرانش است که نظریه نیوتنی را تعمیم می دهد. در معنای محدود، نظریه نسبیت، نظریه نسبیت خاص نامیده می شود.

  تفاوت بین SRT و مکانیک نیوتنی

  برای اولین بار، یک نظریه جدید جایگزین مکانیک 200 ساله نیوتن شد. این به طور اساسی درک جهان را تغییر داد. مکانیک کلاسیک نیوتن فقط در شرایط روی زمین و نزدیک به آنها صادق است: در سرعت های بسیار کمتر از سرعت نور و اندازه های به طور قابل توجهی بزرگتر از اندازه اتم ها و مولکول ها و در فواصل یا شرایطی که سرعت انتشار گرانش است. را می توان بی نهایت در نظر گرفت.

  مفاهیم حرکت نیوتن از طریق کاربرد جدید و نسبتاً عمیق اصل نسبیت حرکت به طور اساسی اصلاح شد. زمان دیگر مطلق نبود (و با شروع از GTR، یکنواخت بود).

  علاوه بر این، انیشتین دیدگاه های اساسی در مورد زمان و مکان را تغییر داد. طبق نظریه نسبیت، زمان باید به عنوان یک جزء تقریباً مساوی (مختصات) فضا-زمان درک شود، که می تواند در تبدیل مختصات زمانی که سیستم مرجع همراه با مختصات فضایی معمولی تغییر می کند، شرکت کند، همانطور که هر سه مختصات مکانی تبدیل می شوند. محورهای یک سیستم مختصات سه بعدی معمولی می چرخند.

  دامنه کاربرد

  محدوده کاربرد ایستگاه خدمات

  نظریه نسبیت خاص برای مطالعه حرکت اجسام با هر سرعتی (از جمله آنهایی که نزدیک یا مساوی سرعت نور هستند) در غیاب میدانهای گرانشی بسیار قوی قابل استفاده است.

  دامنه کاربرد نسبیت عام

  نظریه نسبیت عام برای مطالعه حرکت اجسام با هر سرعتی در میدان های گرانشی با هر شدتی قابل استفاده است، اگر بتوان از اثرات کوانتومی چشم پوشی کرد.

  کاربرد

  کاربرد ایستگاه خدمات

  نظریه نسبیت خاص از قرن بیستم در فیزیک و نجوم استفاده شده است. نظریه نسبیت به طور قابل توجهی درک فیزیک را به طور کلی گسترش داد و همچنین دانش را در زمینه فیزیک ذرات بنیادی به طور قابل توجهی تعمیق بخشید و انگیزه قوی و ابزارهای نظری جدید جدی برای توسعه فیزیک داد که اهمیت آن را نمی توان بیش از حد برآورد کرد.

  کاربرد نسبیت عام

  با استفاده از این نظریه، کیهان‌شناسی و اخترفیزیک توانسته‌اند پدیده‌های غیرعادی مانند ستاره‌های نوترونی، سیاه‌چاله‌ها و امواج گرانشی را پیش‌بینی کنند.

  پذیرش جامعه علمی

  پذیرش جایگاه خدمات

  در حال حاضر، نظریه نسبیت خاص به طور کلی در جامعه علمی پذیرفته شده است و اساس فیزیک مدرن را تشکیل می دهد. برخی از فیزیکدانان برجسته بلافاصله نظریه جدید را پذیرفتند، از جمله ماکس پلانک، هندریک لورنتس، هرمان مینکوفسکی، ریچارد تولمن، اروین شرودینگر و دیگران. در روسیه، با ویرایش اورست دانیلوویچ خوولسون، دوره معروف منتشر شد فیزیک عمومی، که به تفصیل نظریه نسبیت خاص و تشریح مبانی تجربی این نظریه را توضیح داد. در همان زمان، نگرش انتقادی نسبت به مفاد نظریه نسبیت ابراز شد برندگان جایزه نوبلفیلیپ لنارد، جی استارک، جی جی تامسون، بحث با ماکس آبراهام و دیگر دانشمندان مفید بود.

  تصویب GTR

  بحث سازنده در مورد مسائل اساسی نظریه نسبیت عام (شرودینگر و همکاران) به ویژه سازنده بود؛ در واقع، این بحث هنوز ادامه دارد.

  نظریه نسبیت عام (GR)، به میزان کمتری نسبت به STR، به طور تجربی تأیید شده است، حاوی چندین مشکل اساسی است، و مشخص است که برخی از نظریه های جایگزین گرانش هنوز در اصل قابل قبول هستند، اما اکثر آنها، را می توان به یک درجه یا درجه دیگر به سادگی یک اصلاح OTO در نظر گرفت. با این حال، بر خلاف بسیاری از نظریه‌های جایگزین، طبق گفته جامعه علمی، نسبیت عام در زمینه کاربرد خود تا کنون با تمام واقعیت‌های تجربی شناخته شده، از جمله آن‌هایی که نسبتاً اخیراً کشف شده‌اند، مطابقت دارد (به عنوان مثال، تأیید احتمالی دیگر وجود امواج گرانشی بود. اخیرا پیدا شده است). به طور کلی، GR در زمینه کاربرد خود، یک "نظریه استاندارد" است که توسط جامعه علمی به عنوان نظریه اصلی شناخته شده است.

  نظریه نسبیت خاص

  نظریه نسبیت خاص (STR) یک نظریه ساختار محلی فضا-زمان است. اولین بار در سال 1905 توسط آلبرت انیشتین در اثر خود "در مورد الکترودینامیک اجسام متحرک" معرفی شد. این تئوری حرکت، قوانین مکانیک، و همچنین روابط فضا-زمان را که آنها را تعیین می کند، در هر سرعت حرکت، از جمله سرعت نزدیک به سرعت نور، توصیف می کند. مکانیک نیوتنی کلاسیک در چارچوب نسبیت خاص تقریبی برای سرعت های پایین است. SRT را می توان در جایی که امکان معرفی سیستم های مرجع اینرسی (حداقل به صورت محلی) وجود دارد، استفاده کرد. برای موارد میدان‌های گرانشی قوی، اساساً چارچوب‌های مرجع غیر اینرسی و هنگام توصیف هندسه جهانی جهان (به استثنای مورد خاص یک جهان ثابت خالی تخت) کاربرد ندارد.

  نسبیت خاص به عنوان حل تناقض بین الکترودینامیک کلاسیک (از جمله اپتیک) و اصل نسبیت کلاسیک گالیله به وجود آمد. دومی بیان می‌کند که تمام فرآیندها در سیستم‌های مرجع اینرسی، صرف نظر از اینکه سیستم ساکن است یا در حالت حرکت یکنواخت و یک‌طرفه، به یک شکل پیش می‌رود. این بدان معنی است که، به ویژه، که هر مکانیکیآزمایشات در یک سیستم بسته امکان تعیین نحوه حرکت آن را بدون مشاهده اجسام خارج از آن امکان پذیر نخواهد کرد اگر حرکت آن یکنواخت و مستطیل باشد. با این حال نوریآزمایش‌ها (مثلاً اندازه‌گیری سرعت نور در جهات مختلف) در سیستم باید در اصل چنین حرکتی را تشخیص دهد. انیشتین اصل نسبیت را به پدیده های الکترودینامیکی تعمیم داد که اولاً امکان توصیف تقریباً کل دامنه پدیده های فیزیکی را از یک موقعیت یکپارچه فراهم کرد و ثانیاً توضیح نتایج آزمایش مایکلسون- مورلی (که در آن هیچ تأثیری از حرکت شبه اینرسی زمین بر سرعت انتشار نور تشخیص داده نشد). اصل نسبیت اولین فرض نظریه جدید شد. با این حال، توصیف مداوم پدیده‌های فیزیکی در چارچوب اصل نسبیت بسط یافته تنها به قیمت کنار گذاشتن فضای اقلیدسی مطلق نیوتن و زمان مطلق و ترکیب آنها در ساختار هندسی جدید - فضا-زمان شبه اقلیدسی، ممکن شد. فواصل و فواصل زمانی بین رویدادها بسته به چارچوب مرجعی که از آن مشاهده می شوند به روشی خاص (از طریق تبدیلات لورنتس) تغییر می کنند. این مستلزم معرفی یک اصل اضافی - اصل تغییرناپذیری سرعت نور بود. بنابراین، نظریه نسبیت خاص بر دو فرض استوار است:

  1. تمام فرآیندهای فیزیکی در سیستم های مرجع اینرسی، صرف نظر از اینکه سیستم ثابت است یا در حالت حرکت یکنواخت و یکنواخت، به همین ترتیب پیش می رود.

  به طور رسمی، در حد سرعت نامحدود نور، فرمول های نظریه نسبیت خاص به فرمول های مکانیک کلاسیک تبدیل می شوند.