Dugo vremenačinilo se da Newtonova mehanika može dati teoretsko objašnjenje za bilo koji fenomen. Međutim, postupno su se otkrivale granice primjenjivosti klasične mehanike. Tu je odlučujuću ulogu imalo proučavanje elektromagnetskih procesa i stvaranje klasične teorije elektromagnetizma. Središnji dio ove teorije je koncept elektromagnetskog polja. Elektromagnetsko polje je posebna vrsta materije koja se ne pokorava zakonima klasične mehanike (Newtonove mehanike), već drugim zakonima, čiji su matematički izraz Maxwellove jednadžbe.
Maxwellova teorija elektromagnetskog polja imala je dva nedostatka:
1. Nije bio kompatibilan s načelom relativnosti gibanja klasične fizike, jer se ispostavilo da su njegove jednadžbe neinvarijantne u odnosu na Galilejeve transformacije.
2. Terenska slika fizičke stvarnosti pokazala se teorijski nedovršenom i logički proturječnom. Einstein je primijetio da iako Maxwellova teorija ispravno opisuje ponašanje električki nabijenih čestica, ona ne daje teoriju tih čestica. Stoga ih na temelju klasične mehanike treba promatrati kao materijalne točke diskretno smještene u prostoru, što je u suprotnosti s konceptom polja. Dosljedna teorija polja zahtijeva kontinuitet svih elemenata teorije.
Predmet proučavanja u klasičnoj mehanici bile su ili materijalne točke, ili točke prostora, ili trenuci vremena. Einstein odbacuje sva ta razdjelna "ili".
Objekt teorije relativnosti su "fizički događaji" kao integralni objekti u kojima su spojeni pojmovi materije, gibanja, prostora, vremena.
Samo sami događaji, definirani s četiri broja x, y, z, t, imaju fizičku stvarnost. "Zakoni prirode će poprimiti svoj najzadovoljavajući oblik kada se izraze kao zakoni u četverodimenzionalnom prostorno-vremenskom kontinuumu."
Zadržimo se sada na prvom nedostatku. Analiza je pokazala da Maxwellove jednadžbe nisu invarijantne u odnosu na Galilejeve transformacije. To znači da se pri prijelazu s jednog IFR-a na drugi oblik jednadžbi pokazao drugačijim. To je ekvivalentno činjenici da se u različitim referentnim okvirima isti fizički proces odvijao prema različitim zakonima, što je u suprotnosti sa znanošću.
Pokušali su riješiti problem preradom Maxwellovih jednadžbi, ali to nije dovelo do ničega.
Godine 1904. Lorentz je odlučio modificirati pravila Galilejeve transformacije tako da se pokazalo da su Maxwellove jednadžbe nepromjenjive u odnosu na ta pravila.
Lorentzove transformacije su nova pravila za prijelaz s jednog ISO na drugi. Za slučaj kada se sustav K" giba relativno u odnosu na K brzinom υ duž x osi, Lorentzove transformacije imaju oblik:
Lorentz je umjetno dobio nova prijelazna pravila. U ovom slučaju, Maxwellove jednadžbe su nepromjenjive u bilo kojem IFR-u. Međutim, nije bilo jasno imaju li transformacije fizičko značenje.
Einstein je pokušao deduktivno izgraditi teoriju koja bi Lorentzove transformacije ispunila fizičkim značenjem – teoriju relativnosti.
Einsteinova teorija relativnosti kombinira klasičnu mehaniku i Maxwellovu elektromagnetsku teoriju i djeluje kao relativistička mehanika.
Relativistička (Einsteinova) mehanika proučava gibanje materijalnih objekata brzinama usporedivim s brzinom svjetlosti u vakuumu.
Temelji se na dva postulata:
1. Načelo relativnosti gibanja. Jednakost svih inercijalnih referentnih okvira. Inercijalni referentni okvir je referentni okvir u kojem vrijedi prvi Newtonov zakon (zakon tromosti). Svaki referentni okvir, koji se kreće u odnosu na inercijalni referentni okvir translatorno, jednoliko i pravocrtno, također je inercijalni referentni okvir. Podsjetimo se da se gibanje tijela, pri kojem se sve njegove točke u određenom trenutku gibaju na isti način, naziva translatornim gibanjem. Gibanje s konstantnom brzinom po modulu i smjeru naziva se jednoliko pravocrtno gibanje. Kod jednolikog pravocrtnog gibanja tijelo se giba pravocrtno i za sva jednaka vremena prelazi isti put.
Jednakost svih inercijalnih referentnih okvira znači da su zakoni fizike isti u svim takvim okvirima. Ova izjava se naziva relativistička invarijantnost.
2. Načelo stalnosti brzine svjetlosti u vakuumu. Brzina svjetlosti u vakuumu obično se označava slovom c (c = 300 000 km/s). Ovaj postulat znači da brzina svjetlosti u vakuumu ne ovisi o kretanju izvora svjetlosti.
Brzina svjetlosti najveća je moguća brzina širenja međudjelovanja materijala.
Prvi postulat znači da je, nalazeći se u zatvorenoj kabini i promatrajući mehaničko kretanje, električne i magnetske procese i bilo koje druge pojave, nemoguće utvrditi da li kabina miruje ili se giba jednoliko i pravocrtno. Dakle, utvrđuje se relativnost pojmova "mirovanje" i "jednoliko pravocrtno gibanje".
Iz ova dva fizikalna principa Einstein je ponovno izveo Lorentzove matematičke transformacije, ali sada ih ispunjavajući fizičkim značenjem.
Relativistički učinci:
1. povećanjem mehaničke brzine objekta skraćuju se njegove prostorne dimenzije:
gdje l-duljina objekta koji se kreće brzinom v ;
l 0- duljina objekta pri v = 0;
c je brzina svjetlosti u vakuumu.
2. s povećanjem mehaničke brzine objekta vrijeme procesa se usporava prema formuli:
3. s porastom mehaničke brzine objekta, masa objekta raste prema formuli:
Pri izvođenju bilo kakvih fizičkih mjerenja iznimnu ulogu igraju prostorno-vremenski odnosi između događanja. U SRT-u, događaj se definira kao fizički fenomen koji se događa u nekoj točki prostora u nekoj točki vremena u odabranom referentnom okviru. Dakle, da bi se neki događaj potpuno okarakterizirao, potrebno je ne samo saznati njegov fizički sadržaj, već i odrediti njegovo mjesto i vrijeme. Za to je potrebno koristiti postupke za mjerenje udaljenosti i vremenskih intervala. Einstein je pokazao da je ovim postupcima potrebna stroga definicija.
Kako bi se izmjerio vremenski interval između dva događaja (na primjer, početak i kraj procesa) koji se događaju u ista točka u prostoru, dovoljno je imati referentni sat. Satovi temeljeni na korištenju prirodnih vibracija molekula amonijaka (molekularni satovi) ili atoma cezija (atomski satovi) trenutno imaju najveću točnost. Mjerenje vremena temelji se na konceptu istovremenost: trajanje bilo kojeg procesa određeno je usporedbom s vremenskim intervalom koji dijeli sat, istovremeno sa završetkom procesa, od pokazivanja istog sata, istodobno s početkom procesa. Ako se oba događaja dogode u različitim točkama referentnog sustava, tada je za mjerenje vremenskih intervala između njih u tim točkama potrebno imati sinkronizirani sat.
Einsteinova definicija postupka sinkronizacije sata temelji se na neovisnosti brzine svjetlosti u vakuumu o smjeru širenja. Neka kratki svjetlosni impuls bude poslan iz točke A u trenutku t 1 na sat A (slika 1). Neka je vrijeme dolaska impulsa na B i njegove refleksije natrag na taktu B t". Konačno, neka se reflektirani signal vrati na A u trenutku t 2 na satu A. Zatim definiranje sata u A i B idu sinkrono ako je t "= (t 1 + t 2) / 2.
Slika 1. Sinkronizacija sata u servisu.
Postojanje jedinstvenog svjetskog vremena neovisno o referentnom okviru, koje je u klasičnoj fizici uzeto kao očita činjenica, ekvivalentno je implicitnoj pretpostavci da se satovi mogu sinkronizirati pomoću signala koji se širi beskonačno velikom brzinom.
Dakle, sinkronizirani satovi mogu se postaviti na različite točke odabranog referentnog sustava. Sada možemo definirati koncept simultanosti događaja koji se događaju na prostorno odvojenim točkama: ovim događaji su istovremeni ako sinkronizirani satovi pokazuju isto vrijeme.
Razmotrimo sada drugi inercijalni sustav K", koji se giba određenom brzinom υ u pozitivnom smjeru x-osi sustava K. U različitim točkama ovog novi sustav satovi se također mogu postaviti i međusobno sinkronizirati pomoću gore opisanog postupka. Sada se vremenski interval između dva događaja može mjeriti i satovima u sustavu K i satovima u sustavu K. Hoće li ti intervali biti isti?Odgovor na ovo pitanje mora biti u skladu s postulatima SRT-a.
Neka se oba događaja u sustavu K" dogode u istoj točki i neka je vremenski interval između njih jednak τ 0 prema satu sustava K". Ovo vremensko razdoblje naziva se vlastito vrijeme. Koliki će biti vremenski razmak između istih događaja, ako se mjeri satnim sustavom K?
Da biste odgovorili na ovo pitanje, razmotrite sljedeći misaoni eksperiment. Na jednom kraju čvrstog štapa neke duljine l nalazi se bljeskalica B, a na drugom kraju je reflektirajuće zrcalo M. Štap se nalazi nepomično u K" sustavu i orijentiran je paralelno s osi y" ( Slika 2). Događaj 1 - bljesak lampe, događaj 2 - vraćanje kratkog svjetlosnog impulsa u lampu.
U okviru K" oba razmatrana događaja događaju se u istoj točki. Vremenski interval između njih (vlastito vrijeme) jednak je τ = 2l / c. Sa stajališta promatrača koji se nalazi u okviru K, svjetlosni se puls kreće između zrcali se cik-cak i putuje stazom 2L , jednakom
Koristi se u fizici za pojave uzrokovane kretanjem brzinama bliskim brzini svjetlosti ili jakim gravitacijskim poljima. Takve pojave opisuje teorija relativnosti.
Moderna enciklopedija. 2000 .
Sinonimi:Pogledajte što je "RELATIVIST" u drugim rječnicima:
Relativistički rječnik ruskih sinonima. relativistički prid., broj sinonima: 1 relativistički (1) Rječnik sinonim ... Rječnik sinonima
RELATIVISTIČKI, relativistički, relativistički (filozofski, znanstveni). pril. relativistu. Objašnjavajući rječnik Ušakova. D.N. Ushakov. 1935. 1940. ... Objašnjavajući rječnik Ušakova
RELATIVIZAM, a, m. U filozofiji: metodološko stajalište, pristaše roj, apsolutizirajući relativnost i konvencionalnost svih naših spoznaja, smatraju da je nemoguće objektivno spoznati stvarnost. Objašnjavajući rječnik Ozhegova. SI. Ozhegov, N.Yu. … … Objašnjavajući rječnik Ozhegova
aplikacija 1. omjer s imenicom. relativizam, relativist povezan s njima 2. Karakterizira ga relativizam, povezan s teorijom relativnosti A. Einsteina. Objašnjavajući rječnik Efraima. T. F. Efremova. 2000... Moderno rječnik ruski jezik Efremova
Relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički, relativistički,… … Oblici riječi.
- (lat. relativus relativan) fizički. pojam koji se odnosi na pojave razmatrane na temelju posebnih (privatna) teorija relativnosti (teorija gibanja tijela brzinama bliskim brzini svjetlosti) ili na temelju opće teorije relativnosti (teorija ... Rječnik stranih riječi ruskog jezika
relativistički- relativist... Ruski pravopisni rječnik
relativistički - … Pravopisni rječnik ruskog jezika
Aja, oh. 1. relativizmu i Relativistički. Rie pogleda, uvjerenja. Ray teorija znanja. 2. Phys. Odnosi se na pojave koje se razmatraju na temelju teorije relativnosti. Čestica zraka. Rai brzina (blizu brzine svjetlosti) ... enciklopedijski rječnik
relativistički- oh, oh. 1) relativizmu i relativizmu. Rie pogleda, uvjerenja. Ray teorija znanja. 2) fizički. Odnosi se na pojave koje se razmatraju na temelju teorije relativnosti. Čestica zraka. Rai brzina (blizu brzine svjetlosti) ... Rječnik mnogih izraza
knjige
- Struktura prostora-vremena, R. Penrose. Ime autora dobro je poznato teorijskim fizičarima i kozmolozima. Penrose je bio taj koji je dokazao važnu teoremu o neizbježnosti pojave fizičke singularnosti prostor-vremena...
Enciklopedijski YouTube
-
1 / 5
U klasičnoj mehanici prostorne koordinate i vrijeme su neovisni (u nedostatku vremenski ovisnih holonomskih ograničenja), vrijeme je apsolutno, odnosno teče isto u svim referentnim okvirima, a vrijede Galilejeve transformacije. U relativističkoj mehanici događaji se odvijaju u četverodimenzionalnom prostoru koji ujedinjuje fizičko trodimenzionalni prostor a primjenjuju se vremenska (prostorna Minkowski) i Lorentzova transformacija. Dakle, za razliku od klasične mehanike, simultanost događaja ovisi o izboru referentnog okvira.
Osnovni zakoni relativističke mehanike - relativistička generalizacija drugog Newtonovog zakona i relativistički zakon održanja energije-momenta - posljedica su takvog "miješanja" prostornih i vremenskih koordinata tijekom Lorentzovih transformacija.
Newtonov drugi zakon u relativističkoj mehanici
Snaga se definira kao F → = d p → d t (\displaystyle (\vec (F))=(\frac (d(\vec (p)))(dt))), poznat je i izraz za relativistički impuls:
p → = m v → 1 − v 2 / c 2 . (\displaystyle (\vec (p))=(\frac (m(\vec (v)))(\sqrt (1-v^(2)/c^(2)))).)Uzimajući vremensku derivaciju posljednjeg izraza za određivanje sile, dobivamo:
d p → d t = m γ a → + m γ 3 β → (β → a →) , (\displaystyle (\frac (d(\vec (p)))(dt))=m\gamma (\vec (a ))+m\gamma ^(3)(\vec (\beta ))((\vec (\beta ))(\vec (a))),)gdje je uvedena oznaka: β → ≡ v → c (\displaystyle (\vec (\beta ))\equiv (\frac (\vec (v))(c))) i γ ≡ 1 1 − v 2 / c 2 (\displaystyle \gamma \equiv (\frac (1)(\sqrt (1-v^(2)/c^(2))))).
Kao rezultat toga, izraz za silu ima oblik:
F → = m γ a → + m γ 3 β → (β → a →) . (\displaystyle (\vec (F))=m\gamma (\vec (a))+m\gamma ^(3)(\vec (\beta ))((\vec (\beta ))(\vec ( a))).)To pokazuje da u relativističkoj mehanici, za razliku od nerelativističkog slučaja, akceleracija nije nužno usmjerena duž sile; u općem slučaju akceleracija također ima komponentu usmjerenu duž brzine.
Lagrangeova funkcija slobodne čestice u relativističkoj mehanici
Napišimo integral akcije, temeljen na principu najmanje akcije: S = − ∫ a b α d s (\displaystyle S=-\int \limits _(a)^(b)\alpha ds), gdje je pozitivan broj. Kao što je poznato iz specijalne teorije relativnosti (SRT) d s = c 1 − v 2 / c 2 d t (\displaystyle ds=c(\sqrt (1-v^(2)/c^(2)))dt), zamjenom u integral gibanja, nalazimo: 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). No, s druge strane, integral gibanja može se izraziti u terminima Lagrangeove funkcije: S = ∫ t 1 t 2 L d t (\displaystyle S=\int \limits _(t_(1))^(t_(2))(\mathcal (L))dt). Uspoređujući posljednja dva izraza, lako je razumjeti da integrandi moraju biti jednaki, to jest:
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))), prvi član ekspanzije ne ovisi o brzini, pa stoga ne unosi nikakve promjene u jednadžbe gibanja. Zatim, uspoređujući s klasičnim izrazom Lagrangeove funkcije: m v 2 2 (\displaystyle (\frac (mv^(2))(2))), lako je odrediti konstantu α (\displaystyle \alpha ).
Specijalna teorija relativnosti(SRT) razmatra odnos fizikalnih procesa samo u inercijskoj referentnim sustavima (FR), tj. u referentnim sustavima koji se međusobno jednoliko pravocrtno gibaju.
Opća teorija relativnosti(GR) razmatra odnos fizikalnih procesa u neinercijalnim CO, odnosno u CO, koji se međusobno brzo kreću.
Prostor
karakterizira međusobni raspored tijela;
prostor je homogen, ima tri dimenzije;
svi pravci u prostoru su jednaki.Vrijeme
karakterizira slijed događaja;
vrijeme ima jednu dimenziju;
vrijeme je uniformno i izotropno.Postulati teorije relativnosti:
1. U svim inercijalnim referentnim okvirima sve se fizikalne pojave odvijaju na isti način.
Oni. svi inercijski CO jednak. Nikakvi eksperimenti u bilo kojem području fizike ne omogućuju izolaciju apsolutnog inercijalnog FR.
2. Brzina svjetlosti u vakuumu jednaka je u svim inercijskim okvirima i ne ovisi o brzini izvora svjetlosti i promatrača (tj. brzina svjetlosti u vakuumu je nepromjenjiva).
Brzina svjetlosti u vakuumu je maksimalno moguće brzina širenja ili prijenosa bilo koje interakcije:
s = 299792,5 km/s.Relativnost simultanosti
Događaj je bilo koja pojava koja se događa u određenoj točki prostora u nekom trenutku u vremenu.
Postaviti događaj znači postaviti točku u četverodimenzionalnom prostoru „koordinate – vrijeme“, tj. kada i gdje se događaj odvija.U klasičnoj mehanici Newtonovo vrijeme je isto u svakom inercijalnom CO, odnosno ima apsolutnu vrijednost i ne ovisi o izboru CO.
U relativističkoj mehanici vrijeme ovisi o izboru CO.
Događaji koji se događaju istovremeno u jednom CO ne moraju biti istodobni u drugom CO koji se kreće u odnosu na prvi.
S obzirom na dva sata, od kojih se jedan nalazi na pramcu, a drugi na krmi broda, događaj (bljesak) se ne događa istovremeno. Satovi A i B su sinkronizirani i na istoj su udaljenosti od izvora svjetlosti koji se nalazi između njih. Svjetlost putuje istom brzinom u svim smjerovima, ali sat bilježi bljesak u različitim vremenima.
Neka je jedan promatrač unutar broda (unutarnji promatrač) u K' referentnom okviru, a drugi izvan broda (vanjski promatrač) u K referentnom okviru.
Referentni okvir K' povezan je s brodom i kreće se brzinom v relativno nepokretan referentni sustavi K, koji povezan s vanjskim promatračem.Ako se u sredini broda koji se kreće nekom brzinom v u odnosu na vanjskog promatrača bljeska izvor svjetlosti, zatim za unutarnjeg promatrača svjetlost dopire do krme i pramca broda u isto vrijeme. Oni. u referentnom okviru K' ova se dva događaja događaju istovremeno.
Za vanjskog promatrača, krma će se "približiti" izvoru svjetlosti, a pramac broda će se udaljiti, a svjetlost dopire do krme prije pramca broda. Oni. u referentnom okviru K ova se dva događaja ne događaju istovremeno.
Relativistički zakon zbrajanja brzina
Klasični zakon zbrajanja brzina ne može se primijeniti u relativističkoj mehanici (to je u suprotnosti s drugim postulatom SRT), stoga se u SRT koristi relativistički zakon zbrajanja brzina.
Očito, pri brzinama koje su mnogo manje od brzine svjetlosti, relativistički zakon zbrajanja brzina poprima oblik klasičnog zakona zbrajanja brzina.
Posljedice postavki teorije relativnosti
1. Vremenski intervali se povećavaju, vrijeme usporava.
Dilatacija vremena je eksperimentalno prikazana u radioaktivnom raspadu jezgri: radioaktivni raspad ubrzanih jezgri je usporen u usporedbi s radioaktivnim raspadom istih jezgri u mirovanju.2. Dimenzije tijela smanjuju se u smjeru gibanja.
Iz formule je vidljivo da tijelo ima najveću duljinu u fiksnom CO. Promjena duljine tijela tijekom kretanja naziva se Lorentzova kontrakcija duljine .
Kako su masa i energija povezani?
U literaturi je poznata Einsteinova formula zapisana u 4 verzije, što ukazuje na njeno ne baš duboko razumijevanje.
Izvorna formula pojavila se u Einsteinovoj kratkoj bilješci 1905. godine:
Ova formula ima duboko fizičko značenje. Ona to kaže masa tijela koje miruje kao cjelina određuje sadržaj energije u njemu, bez obzira na prirodu te energije.
Na primjer, unutarnja kinetička energija kaotičnog gibanja čestica koje čine tijelo uključena je u energiju mirovanja tijela, za razliku od kinetičke energije translatornog gibanja. Odnosno, zagrijavanjem tijela povećavamo njegovu masu.
Također treba obratiti pozornost na činjenicu da formula se čita s desna na lijevosvaka masa određuje energiju tijela. Ali ne može se svaka energija dovesti u korespondenciju s bilo kojom masom.Iz formule također proizlazi da
promjena energije tijela upravno je proporcionalna promjeni njegove mase:
U slučaju kada se tijelo počne gibati, energija mirovanja prelazi u ukupnu energiju u CO, koji se kao cjelina kreće naprijed određenom brzinom. v .
U širem smislu, teorija relativnosti uključuje specijalnu i opću relativnost. Posebna teorija relativnosti (SRT) odnosi se na procese u čijem se proučavanju gravitacijska polja mogu zanemariti; opća teorija relativnosti (GR) je teorija gravitacije koja generalizira Newtonovu. U užem smislu, teorija relativnosti naziva se posebnom teorijom relativnosti.
Razlike SRT od Newtonove mehanike
Po prvi put, nova teorija je istisnula 200 godina staru Newtonovu mehaniku. To je radikalno promijenilo percepciju svijeta. Klasična Newtonova mehanika pokazala se ispravnom samo u zemaljskim i bliskozemaljskim uvjetima: pri brzinama mnogo manjim od brzine svjetlosti i veličinama mnogo većim od veličina atoma i molekula, te na udaljenostima ili uvjetima kada je brzina širenja sile teže jednaka. može se smatrati beskonačnim.
Newtonov koncept gibanja radikalno je ispravljen kroz novu, prilično duboku primjenu načela relativnosti gibanja. Vrijeme više nije bilo apsolutno (a, počevši od GR, čak ni uniformno).
Štoviše, Einstein je promijenio temeljne poglede na vrijeme i prostor. Prema teoriji relativnosti, vrijeme se mora percipirati kao gotovo jednaka komponenta (koordinata) prostor-vremena, koja može sudjelovati u koordinatnim transformacijama kada se referentni sustav mijenja zajedno s običnim prostornim koordinatama, kao što se sve tri prostorne koordinate transformiraju kada zakreću se osi konvencionalnog trodimenzionalnog koordinatnog sustava .
Opseg primjenjivosti
Opseg primjenjivosti SRT
Posebna teorija relativnosti primjenjiva je za proučavanje gibanja tijela bilo kojim brzinama (uključujući one koje su blizu ili jednake brzini svjetlosti) u odsutnosti vrlo jakih gravitacijskih polja.
Opseg primjenjivosti GR
Opća teorija relativnosti primjenjiva je na proučavanje gibanja tijela bilo kojom brzinom u gravitacijskim poljima bilo kojeg intenziteta, ako se kvantni učinci mogu zanemariti.
Primjena
STO aplikacija
Posebna teorija relativnosti koristi se u fizici i astronomiji od 20. stoljeća. Teorija relativnosti značajno je proširila razumijevanje fizike u cjelini, a također značajno produbila spoznaje u području fizike elementarnih čestica, dajući snažan poticaj i ozbiljne nove teorijske alate za razvoj fizike, čija se važnost teško može postići. precijenjen.
Primjena GR
Uz pomoć ove teorije, kozmologija i astrofizika uspjele su predvidjeti neobične pojave poput neutronskih zvijezda, crnih rupa i gravitacijskih valova.
Prihvaćenost od strane znanstvene zajednice
Prihvaćanje SRT-a
Trenutno je specijalna teorija relativnosti općeprihvaćena u znanstvenoj zajednici i čini osnovu moderne fizike. Neki od vodećih fizičara odmah su prihvatili novu teoriju, uključujući Maxa Plancka, Hendrika Lorentza, Hermanna Minkowskog, Richarda Tolmana, Erwina Schrödingera i druge. U Rusiji je pod uredništvom Oresta Daniloviča Khvolsona objavljen poznati tečaj opća fizika, koji je detaljno izložio specijalnu teoriju relativnosti i opis eksperimentalnih temelja teorije. Istodobno je izražen kritički stav prema odredbama teorije relativnosti nobelovci Philip Lenard, J. Stark, J. J. Thomson, rasprava s Maxom Abrahamom i drugim znanstvenicima bila je korisna.
Usvajanje GR
Osobito je produktivna bila konstruktivna rasprava o temeljnim pitanjima opće teorije relativnosti (Schrödinger i dr.), dapače, ta rasprava traje i danas.
Opća teorija relativnosti (OTO), u manjoj mjeri od OTO, eksperimentalno je provjerena, sadrži nekoliko temeljnih problema, a poznato je da su za sada načelno prihvatljive neke od alternativnih teorija gravitacije, od kojih većina, međutim , može se donekle smatrati jednostavno modifikacijom GR. Ipak, za razliku od mnogih alternativnih teorija, prema znanstvenoj zajednici, opća relativnost u svom dosadašnjem području primjene odgovara svim poznatim eksperimentalnim činjenicama, uključujući i one relativno nedavno otkrivene (na primjer, još jedna moguća potvrda postojanja gravitacijskih valova bila je nedavno pronađen) . Općenito, opća relativnost je u svom području primjene "standardna teorija", odnosno priznata od strane znanstvene zajednice kao glavna.
Specijalna teorija relativnosti
Posebna teorija relativnosti (SRT) je teorija lokalne strukture prostorvremena. Prvi ga je 1905. godine predstavio Albert Einstein u svom djelu "O elektrodinamici tijela koja se kreću". Teorija opisuje gibanje, zakone mehanike, kao i prostorno-vremenske odnose koji ih određuju, pri bilo kojoj brzini gibanja, uključujući i one bliske brzini svjetlosti. Klasična Newtonova mehanika u okviru specijalne teorije relativnosti je aproksimacija za male brzine. SRT se može primijeniti tamo gdje je moguće uvesti inercijalne referentne okvire (barem lokalno); neprimjenjiv je za slučajeve jakih gravitacijskih polja, u biti neinercijalnih referentnih okvira, i za opisivanje globalne geometrije Svemira (osim za poseban slučaj ravnog praznog stacionarnog Svemira).
Posebna teorija relativnosti nastala je kao rješenje proturječja između klasične elektrodinamike (uključujući optiku) i klasičnog Galilejeva načela relativnosti. Potonji tvrdi da se svi procesi u inercijalnim referentnim okvirima odvijaju na isti način, bez obzira na to je li sustav stacionaran ili je u stanju jednolikog i pravocrtnog gibanja. To posebice znači da bilo koji mehanički pokusi u zatvorenom sustavu neće omogućiti, bez promatranja tijela izvan njega, odrediti kako se on giba, je li njegovo gibanje jednoliko i pravocrtno. Međutim optički eksperimenti (na primjer, mjerenje brzine širenja svjetlosti u različitim smjerovima) unutar sustava bi u načelu trebali otkriti takvo kretanje. Einstein je načelo relativnosti proširio na elektrodinamičke fenomene, što je, prvo, omogućilo opisivanje gotovo cijelog niza fizikalnih fenomena s jedinstvene pozicije, i drugo, omogućilo je objašnjenje rezultata Michelson-Morleyevog eksperimenta (u kojem je nije utvrđen utjecaj kvaziinercijalnog gibanja Zemlje na brzinu svjetlosti). Načelo relativnosti postalo je prvi postulat nove teorije. Međutim, dosljedan opis fizikalnih pojava u okviru proširenog načela relativnosti postao je moguć tek po cijenu napuštanja newtonovskog apsolutnog euklidskog prostora i apsolutnog vremena i njihovog spajanja u novu geometrijsku konstrukciju - pseudoeuklidsko prostor-vrijeme, u koje se udaljenosti i vremenski razmaci između događaja transformiraju na određeni način (kroz transformacije Lorentza) ovisno o referentnom okviru iz kojeg se promatraju. To je zahtijevalo uvođenje dodatnog principa – postulata o nepromjenjivosti brzine svjetlosti. Dakle, posebna teorija relativnosti temelji se na dva postulata:
1. Svi fizikalni procesi u inercijskim referentnim okvirima odvijaju se na isti način, bez obzira da li sustav miruje ili je u stanju jednolikog i pravocrtnog gibanja.
Formalno, u granici beskonačne brzine svjetlosti, formule specijalne teorije relativnosti prelaze u formule klasične mehanike.
