Encyklopedisk YouTube
-
1 / 5
I klassisk mekanikk er romlige koordinater og tid uavhengige (i fravær av holonomiske sammenhenger som avhenger av tid), tiden er absolutt, det vil si at den flyter likt i alle referansesystemer, og galileiske transformasjoner gjelder. I relativistisk mekanikk skjer hendelser i firedimensjonalt rom, og kombinerer fysisk tredimensjonalt rom og tid (Minkowski-rom) og Lorentz-transformasjoner fungerer. Dermed, i motsetning til klassisk mekanikk, avhenger samtidigheten av hendelser av valget av referanseramme.
De grunnleggende lovene for relativistisk mekanikk - den relativistiske generaliseringen av Newtons andre lov og den relativistiske loven om bevaring av energimomentum - er en konsekvens av en slik "blanding" av romlige og tidsmessige koordinater under Lorentz-transformasjoner.
Newtons andre lov i relativistisk mekanikk
Styrke er definert som F → = d p → d t (\displaystyle (\vec (F))=(\frac (d(\vec (p)))(dt))), uttrykket for det relativistiske momentumet er også kjent:
p → = m v → 1 − v 2 / c 2 . (\displaystyle (\vec (p))=(\frac (m(\vec (v)))(\sqrt (1-v^(2)/c^(2)))).)Ved å ta den tidsderiverte av det siste uttrykket for å bestemme kraften, får vi:
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))),)hvor notasjonene er introdusert: β → ≡ v → c (\displaystyle (\vec (\beta ))\equiv (\frac (\vec (v))(c))) Og γ ≡ 1 1 − v 2 / c 2 (\displaystyle \gamma \equiv (\frac (1)(\sqrt (1-v^(2)/c^(2))))).
Som et resultat tar uttrykket for kraften formen:
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 ( en))).)Dette viser at i relativistisk mekanikk, i motsetning til det ikke-relativistiske tilfellet, er akselerasjon ikke nødvendigvis rettet langs kraften i det generelle tilfellet, akselerasjon har også en komponent rettet langs hastigheten.
Lagrangefunksjon til en fri partikkel i relativistisk mekanikk
La oss skrive handlingsintegralen basert på prinsippet om minste handling: S = − ∫ a b α d s (\displaystyle S=-\int \limits _(a)^(b)\alpha ds), hvor er et positivt tall. Som kjent fra den spesielle relativitetsteorien (STR) d s = c 1 − v 2 / c 2 d t (\displaystyle ds=c(\sqrt (1-v^(2)/c^(2)))dt), erstatter vi integralet av bevegelse, finner vi: 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). Men på den annen side kan integralet av bevegelse uttrykkes gjennom Lagrange-funksjonen: S = ∫ t 1 t 2 L d t (\displaystyle S=\int \limits _(t_(1))^(t_(2))(\mathcal (L))dt). Ved å sammenligne de to siste uttrykkene er det lett å forstå at integrandene må være like, det vil si:
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))), det første leddet i utvidelsen er ikke avhengig av hastighet, og introduserer derfor ingen endringer i bevegelsesligningene. Sammenlign deretter med det klassiske uttrykket for Lagrange-funksjonen: m v 2 2 (\displaystyle (\frac (mv^(2))(2))), er det lett å bestemme konstanten α (\displaystyle \alpha ).
Brukes i fysikk for fenomener forårsaket av bevegelse i hastigheter nær lysets hastighet eller sterke gravitasjonsfelt. Slike fenomener er beskrevet av relativitetsteorien.
Moderne leksikon. 2000 .
Synonymer:Se hva "RELATIVISTIC" er i andre ordbøker:
Relativistisk ordbok for russiske synonymer. relativistisk adj., antall synonymer: 1 relativistisk (1) Ordbok sinon ... Synonymordbok
RELATIVISTISK, relativistisk, relativistisk (filosofisk, vitenskapelig). adj. til relativist. Ushakovs forklarende ordbok. D.N. Ushakov. 1935 1940 ... Ushakovs forklarende ordbok
RELATIVISME, a, m. I filosofi: metodologisk posisjon anser tilhengere av svermen, som absolutter relativiteten og betingelsen til all vår kunnskap, objektiv kunnskap om virkeligheten som umulig. Ozhegovs forklarende ordbok. S.I. Ozhegov, N.Yu... ... Ozhegovs forklarende ordbok
Adj. 1. forhold med substantiv relativisme, relativist, assosiert med dem 2. Karakterisert av relativisme, assosiert med A. Einsteins relativitetsteori. Ephraims forklarende ordbok. T. F. Efremova. 2000... Moderne Ordbok Russisk språk Efremova
Relativistisk, relativistisk, relativistisk, relativistisk, relativistisk, relativistisk, relativistisk, relativistisk, relativistisk, relativistisk, relativistisk, relativistisk, relativistisk, relativistisk, relativistisk,... ... Ordformer
- (lat. relativus relativ) fysisk. begrep knyttet til fenomener vurdert på grunnlag av spesielle. (spesiell) relativitetsteori (teorien om bevegelse av kropper med hastigheter nær lysets hastighet) eller basert på generell teori relativitetsteori (teori... Ordbok med utenlandske ord i det russiske språket
relativistisk- relativistisk... Russisk rettskrivningsordbok
relativistisk - … Staveordbok for det russiske språket
Aja, å. 1. til Relativisme og Relativist. R synspunkter, tro. Paradis teori om kunnskap. 2. Fysisk. Forhold til fenomener vurdert på grunnlag av relativitetsteorien. Paradispartikkel. Ekstrem hastighet (nær lysets hastighet) ... encyklopedisk ordbok
relativistisk- Åh åh. 1) til relativisme og relativist. R synspunkter, tro. Paradis teori om kunnskap. 2) fysisk Forhold til fenomener vurdert på grunnlag av relativitetsteorien. Paradispartikkel. Ekstrem hastighet (nær lysets hastighet) ... Ordbok med mange uttrykk
Bøker
- Strukturen til rom-tid, R. Penrose. Forfatterens navn er godt kjent for teoretiske fysikere og kosmologer. Det var Penrose som beviste det viktige teoremet om det uunngåelige av fremveksten av en fysisk singularitet av rom-tid ...
I relativitetsteorien avhenger valg av system av tilstedeværelsen av kropper og deres bevegelse, som må beskrives innenfor den valgte referanseramme. Generelt sett, i moderne fysikk og astronomi er det ingen treghetsreferanseramme. Vi kan bare snakke om hvor nært dette systemet er treghet.
Hvor forskjellig er det ensartede tidsforløpet i ulike referansesystemer knyttet til å flytte ting fra de vanlige? moderne mann hastigheter? Er det mulig å legge merke til dette? For 50 år siden var svarene på disse spørsmålene negative. Klokkene som menneskeheten brukte både i hverdagen og i fysikklaboratorier for å måle tid var primitive mekaniske enheter med en tidsfeil som ofte oversteg et sekund per dag. Nøyaktigheten deres var for lav til å oppdage relativistiske effekter over tid.
Det er to hovedrelativistiske effekter som påvirker tidens hastighet. Den første er hastighet. Hvis klokkene tilhører forskjellige referansesystemer, hvorav den ene beveger seg i forhold til den andre, vil klokkene i det første systemet gå langsommere. Hvis vi etablerer samtidigheten til to klokker på et visst tidspunkt, vil klokkene i det ligge etter, siden tidshastigheten i et bevegelig system vil være langsommere. Jo lengre tidsintervall det er mellom klokkeobservasjoner, jo mer signifikant henger klokken etter i den bevegelige referanserammen. La oss si at for et moderne fly som flyr med lydens hastighet (300 m/sek), vil forskjellen i klokkehastigheter over én times flytur være nanosekunder.
Den andre effekten som påvirker reisehastigheten er forskjellen i gravitasjonspotensialer. To klokker i ro i forhold til hverandre, plassert på forskjellige punkter i rommet, vil bevege seg med ulik hastighet. På stedet der tyngdekraften er svakere, vil klokken gå raskere.
La den ene klokken plasseres på havnivå, og den andre plasseres på et fjell 10 km høyt. Da vil den andre klokken gå raskere og rateforskjellen per time blir 3,6 nanosekunder.
Registrering av fremdriften til klokker med en slik nøyaktighet ble mulig da atom- og hydrogenklokker ble laget med en nøyaktighet på ikke dårligere enn omtrent en time.
Moderne klokker er mye mer nøyaktige. Med deres hjelp var fysikere i stand til å måle ujevnheten i tidens gang på to forskjellige punkter i rommet.
I ett tilfelle var det et eksperiment utført av italienske forskere. De synkroniserte de to klokkene. Den ene klokken la de igjen på fysikkavdelingen, og den andre ble kjørt til fjells med lastebil og installert i en høyde av 3250 meter over havet. Etter å ha ventet 66 dager, senket de den andre klokken og sammenlignet avlesningene. Eksperimentet viste fullstendig samsvar med Einsteins teori! Klokkene som var på fjellet gikk foran, klokkene som ble stående på havnivå falt etter.
De fire identiske klokkene ble deretter lastet inn på vanlige fly og la ut på reisen. To timer mot øst, to mot vest (siden den totale hastigheten var summen av flyets hastighet og jordens rotasjonshastighet, var hastighetene til klokkene i forhold til treghetssystemet forskjellige). Etter forbiflyvningen kloden Klokkene ble losset og avlesningene deres ble sammenlignet. Selv om målefeilene var ganske store (hendelsen fant sted i 1971), kunne det ikke være noen tvil - eksperimentet bekreftet spådommene til relativitetsteorien, bekreftet riktigheten til A. Einstein og etablerte det eksperimentelle grunnlaget for effekten av klokken ujevnheter.
I 1975 ble et spesielt eksperiment med høy presisjon utført for å måle ujevnheten til klokkene på et fly som fløy over Chesapeake Bay (nær munningen av Potomac-elven, USA). På det tidspunktet hadde nøyaktigheten til klokken nådd . Flyet fløy i 15 timer, hvor det var timer om bord fremover klokker på jorden på grunn av virkningene av ujevnheter i det skiftende gravitasjonspotensialet (flyet klatret og falt ned), samt ujevnheter i tidens gang på grunn av referanserammens bevegelse i forhold til den stasjonære klokken. Klokkene som var igjen på jorden telte tiden mens de var i et gravitasjonsfelt med en stor verdi av potensialet, klokkene om bord på flyet telte tiden i et gravitasjonsfelt med en lavere verdi av gravitasjonspotensialet. Denne klokkeforskjellen nådde 53 nanosekunder over 15 timers flytur. Samtidig beveget klokkene om bord seg i forhold til klokkene på jordoverflaten i ro, og ble hengende etter dem. Denne effekten var betydelig mindre. Over 15 timers flytur var etterslepet bare 6 nanosekunder. Begge effektene resulterte i en klokkefremgang på 47 nanosekunder. Nøyaktigheten på ujevnhetsmålingen var bedre enn én prosent! Som et resultat av direkte målinger ble således heterogeniteten til tidens gang på forskjellige punkter i rommet og forskjellige koordinatsystemer demonstrert.
www.pereplet.ru/pops/sazhin/node3.html
I vid forstand inkluderer relativitetsteorien spesiell og generell relativitet. Den spesielle relativitetsteorien (STR) viser til prosesser i studiet av hvilke gravitasjonsfelt som kan neglisjeres; generell relativitetsteori (GTR) er en gravitasjonsteori som generaliserer newtonsk teori. I snever forstand kalles relativitetsteorien den spesielle relativitetsteorien.
Forskjeller mellom SRT og Newtonsk mekanikk
For første gang fortrengte en ny teori Newtons 200 år gamle mekanikk. Dette endret oppfatningen av verden radikalt. Newtons klassiske mekanikk viste seg å være sann bare under forhold på jorden og nær dem: ved hastigheter som er mye lavere enn lysets hastighet og størrelser betydelig større enn størrelsene på atomer og molekyler og ved avstander eller forhold der tyngdekraftens forplantningshastighet kan betraktes som uendelig.
Newtons begreper om bevegelse ble radikalt korrigert gjennom en ny, ganske dyp anvendelse av prinsippet om bevegelses relativitet. Tiden var ikke lenger absolutt (og, fra GTR, uniform).
Dessuten endret Einstein grunnleggende syn på tid og rom. I følge relativitetsteorien må tid oppfattes som en nesten lik komponent (koordinat) av rom-tid, som kan delta i koordinattransformasjoner når referansesystemet endres sammen med vanlige romlige koordinater, på samme måte som alle tre romlige koordinater transformeres når aksene til et vanlig tredimensjonalt koordinatsystem roteres .
Anvendelsesområde
Anvendelsesområde for bensinstasjon
Den spesielle relativitetsteorien er anvendelig for å studere bevegelsen til kropper i enhver hastighet (inkludert de som er nær eller lik lysets hastighet) i fravær av veldig sterke gravitasjonsfelt.
Anvendelsesområdet for generell relativitetsteori
Den generelle relativitetsteorien er anvendelig for å studere bevegelsen til kropper i enhver hastighet i gravitasjonsfelt av enhver intensitet, hvis kvanteeffekter kan neglisjeres.
applikasjon
Anvendelse av bensinstasjon
Den spesielle relativitetsteorien har blitt brukt i fysikk og astronomi siden 1900-tallet. Relativitetsteorien utvidet forståelsen av fysikk generelt betydelig, og også betydelig utdypet kunnskap innen elementærpartikkelfysikk, noe som ga en kraftig drivkraft og seriøse nye teoretiske verktøy for utvikling av fysikk, hvor viktigheten er vanskelig å overvurdere.
Anvendelse av generell relativitetsteori
Ved å bruke denne teorien har kosmologi og astrofysikk vært i stand til å forutsi slike uvanlige fenomener som nøytronstjerner, sorte hull og gravitasjonsbølger.
Aksept av det vitenskapelige samfunnet
Aksept av bensinstasjon
For tiden er den spesielle relativitetsteorien generelt akseptert i det vitenskapelige samfunnet og danner grunnlaget for moderne fysikk. Noen ledende fysikere aksepterte umiddelbart den nye teorien, inkludert Max Planck, Hendrik Lorentz, Hermann Minkowski, Richard Tolman, Erwin Schrödinger og andre. I Russland, redigert av Orest Danilovich Khvolson, ble et kjent kurs i generell fysikk publisert, som i detalj presenterte den spesielle relativitetsteorien og en beskrivelse av teoriens eksperimentelle grunnlag. Samtidig ble en kritisk holdning til bestemmelsene i relativitetsteorien uttrykt av Nobelprisvinnere Philipp Lenard, J. Stark, J. J. Thomson, diskusjonen med Max Abraham og andre vitenskapsmenn var nyttig.
Adopsjon av GTR
Den konstruktive diskusjonen av grunnleggende spørsmål i den generelle relativitetsteorien (Schrodinger et al.) var spesielt produktiv, faktisk pågår denne diskusjonen fortsatt.
Den generelle relativitetsteorien (GR), i mindre grad enn STR, er eksperimentelt verifisert, inneholder flere grunnleggende problemer, og det er kjent at noen av de alternative gravitasjonsteoriene fortsatt er prinsipielt akseptable, hvorav de fleste imidlertid kan i en eller annen grad betraktes som en modifikasjon av OTO. Men i motsetning til mange av de alternative teoriene, ifølge det vitenskapelige samfunnet, tilsvarer generell relativitetsteori i dets anvendelsesområde så langt alle kjente eksperimentelle fakta, inkludert de som er relativt nylig oppdaget (for eksempel var en annen mulig bekreftelse på eksistensen av gravitasjonsbølger nylig funnet). Generelt er GTR, i sitt bruksområde, en "standardteori", det vil si anerkjent som den viktigste av det vitenskapelige samfunnet.
Spesiell relativitetsteori
Spesiell relativitetsteori (STR) er en teori om den lokale strukturen til rom-tid. Den ble først introdusert i 1905 av Albert Einstein i hans verk "On the Electrodynamics of Moving Bodies." Teorien beskriver bevegelse, mekanikkens lover, samt rom-tid-relasjonene som bestemmer dem, ved enhver bevegelseshastighet, inkludert de som er nær lysets hastighet. Klassisk newtonsk mekanikk innenfor rammen av spesiell relativitet er en tilnærming for lave hastigheter. SRT kan brukes der det er mulig å introdusere treghetsreferansesystemer (i hvert fall lokalt); den er ubrukelig for tilfeller av sterke gravitasjonsfelt, i hovedsak ikke-treghetsreferanserammer og når man beskriver universets globale geometri (bortsett fra det spesielle tilfellet med et flatt tomt stasjonært univers).
Spesiell relativitet oppsto som en løsning på motsetningen mellom klassisk elektrodynamikk (inkludert optikk) og det klassiske galileiske relativitetsprinsippet. Sistnevnte sier at alle prosesser i treghetsreferansesystemer foregår på samme måte, uavhengig av om systemet er stasjonært eller i en enhetlig og rettlinjet bevegelse. Dette betyr spesielt at evt mekanisk eksperimenter i et lukket system vil ikke gjøre det mulig å bestemme, uten å observere kropper utenfor det, hvordan det beveger seg hvis bevegelsen er jevn og rettlinjet. derimot optisk eksperimenter (for eksempel måling av lyshastighet i forskjellige retninger) i systemet skal i prinsippet oppdage slik bevegelse. Einstein utvidet relativitetsprinsippet til elektrodynamiske fenomener, som for det første gjorde det mulig å beskrive nesten hele spekteret av fysiske fenomener fra en enhetlig posisjon, og for det andre gjorde det mulig å forklare resultatene av Michelson-Morley-eksperimentet (hvori ingen påvirkning av jordens kvasi-treghetsbevegelse ble oppdaget på lysets forplantningshastighet). Relativitetsprinsippet ble det første postulatet ny teori. En konsistent beskrivelse av fysiske fenomener innenfor rammen av det utvidede relativitetsprinsippet ble imidlertid mulig bare på bekostning av å forlate Newtons absolutte euklidiske rom og absolutte tid og kombinere dem til en ny geometrisk konstruksjon - pseudo-euklidisk romtid, der avstander og tidsintervaller mellom hendelser transformeres på en bestemt måte (gjennom transformasjoner Lorentz) avhengig av referanserammen de observeres fra. Dette krevde innføringen av et tilleggsprinsipp - postulatet om invarians av lysets hastighet. Dermed er den spesielle relativitetsteorien basert på to postulater:
1. Alle fysiske prosesser i treghetsreferansesystemer foregår på samme måte, uavhengig av om systemet er stasjonært eller i en tilstand av jevn og rettlinjet bevegelse.
Formelt, innenfor grensen for lysets uendelige hastighet, forvandles formlene til den spesielle relativitetsteorien til formlene for klassisk mekanikk.
Spesiell eller delvis relativitetsteori er en teori om strukturen til rom-tid. Det ble først introdusert i 1905 av Albert Einstein i hans verk "On the Electrodynamics of Moving Bodies." Teorien beskriver bevegelse, mekanikkens lover og rom-tid-relasjonene som definerer dem, ved bevegelseshastigheter nær lysets hastighet. Klassisk newtonsk mekanikk innenfor rammen av spesiell relativitet er en tilnærming for lave hastigheter.
Generell relativitetsteori
Generell relativitetsteori er en teori om gravitasjon utviklet av Einstein i 1905-1917. Er videre utvikling spesiell relativitetsteori. Den generelle relativitetsteorien postulerer at gravitasjonseffekter ikke er forårsaket av kraftinteraksjonen mellom kropper og felt, men av deformasjonen av selve rom-tiden der de befinner seg. Denne deformasjonen er delvis relatert til tilstedeværelsen av masseenergi.
Lenker
- Generell relativitetsteori - rom-tidskontinuum (russisk) - Rett og slett om komplekset.
- Spesiell relativitetsteori (russisk) – Rett og slett om komplekset.
Wikimedia Foundation. 2010.
Se hva "Relativistisk fysikk" er i andre ordbøker:
Fysikk og virkelighet- "FYSIKK OG VIRKELIGHET" er en samling artikler av A. Einstein, skrevet i ulike perioder av hans kreative liv. Rus. utgave M., 1965. Boken gjenspeiler de viktigste epistemologiske og metodiske synspunktene til den store fysikeren. Blant dem… … Encyclopedia of Epistemology and Philosophy of Science
- (RTG) teori om gravitasjon, basert på representasjonen av gravitasjonsfeltet som et symmetrisk tensor fysisk valensfelt 2 i Minkowski-rommet. Utviklet av akademiker ved det russiske vitenskapsakademi A. A. Logunov med en gruppe... ... Wikipedia
- (gresk τὰ φυσικά - naturvitenskap, fra φύσις - natur) - et kompleks av vitenskapelig. disipliner som studerer generelle egenskaper strukturer, interaksjoner og bevegelser av materie. I samsvar med disse oppgavene, moderne F. kan grovt sett deles inn i tre store... ... Filosofisk leksikon
Hypernukleær fysikk er en gren av fysikk i skjæringspunktet mellom kjernefysikk og elementærpartikkelfysikk, der forskningsemnet er kjernelignende systemer som inneholder, i tillegg til protoner og nøytroner, andre elementærpartikler, hyperoner. Også... ... Wikipedia
En gren av fysikk som studerer dynamikken til partikler i akseleratorer, samt de mange tekniske problemene knyttet til konstruksjon og drift av partikkelakseleratorer. Akseleratorfysikk inkluderer spørsmål knyttet til produksjon og akkumulering av partikler... Wikipedia
FYSIKK. 1. Fysikkens emne og struktur Fysikk er en vitenskap som studerer det enkleste og samtidig det viktigste. generelle egenskaper og bevegelseslover til gjenstandene i den materielle verden rundt oss. Som et resultat av denne fellesheten er det ingen naturfenomener som ikke har fysiske egenskaper. egenskaper... Fysisk leksikon
Relativistisk mekanikk er en gren av fysikk som vurderer mekanikkens lover (bevegelseslovene til kropper og partikler) ved hastigheter som kan sammenlignes med lysets hastighet. Ved hastigheter som er betydelig lavere enn lysets hastighet, forvandles den til klassisk (Newtonsk) ... ... Wikipedia
En gren av fysikk viet til studiet av kjernefysiske prosesser der partiklene som utgjør kjernefysisk materie beveger seg med hastigheter nær lysets hastighet c. R. I. f. ble dannet i 1970 72 i forbindelse med eksperimenter på stråler av relativistiske kjerner,... ... Fysisk leksikon
I. Fysikkens emne og struktur Fysikk er en vitenskap som studerer de enkleste og samtidig de mest generelle lovene for naturfenomener, materiens egenskaper og struktur og bevegelseslovene. Derfor ligger begrepene F. og andre lover til grunn for alt... ... Stor sovjetisk leksikon
Eksempler på ulike fysiske fenomener Fysikk (fra gammelgresk φύσις ... Wikipedia
Bøker
- Fysikk av høystrøms relativistiske elektronstråler, A. A. Rukhadze, L. S. Bogdankevich, S. E. Rosinsky, V. G. Rukhlin. Grunnleggende om fysikken til pulserte høystrømselektronstråler og deres interaksjon med plasma presenteres systematisk. Ulike likevektskonfigurasjoner, formasjon og...
