Vật lý cổ điển quan điểm rằng bất kỳ người quan sát nào, bất kể vị trí nào, đều sẽ nhận được kết quả giống nhau về các phép đo thời gian và phạm vi của họ. Nguyên lý tương đối nói rằng người quan sát có thể nhận được các kết quả khác nhau, và những biến dạng như vậy được gọi là "hiệu ứng tương đối tính". Khi tiến gần đến tốc độ ánh sáng, vật lý học Newton chuyển sang một bên.
Tốc độ ánh sáng
Nhà khoa học A. Michelson, người đã đo tốc độ ánh sáng vào năm 1881, nhận ra rằng những kết quả này sẽ không phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của nguồn bức xạ. Cùng với E. V. Morley Michelson vào năm 1887 đã tiến hành một thí nghiệm khác, sau đó nó đã trở nên rõ ràng với toàn thế giới: bất kể phép đo được thực hiện theo hướng nào, tốc độ ánh sáng ở mọi nơi và luôn luôn như nhau. Kết quả của những nghiên cứu này trái ngược với những ý tưởng của vật lý thời đó, bởi vì nếu ánh sáng chuyển động trong một môi trường nhất định (ête), và hành tinh chuyển động trong cùng một môi trường, thì các phép đo theo các hướng khác nhau sẽ không thể giống nhau.
Sau đó, nhà toán học, vật lý và thiên văn học người Pháp Jules Henri Poincaré đã trở thành một trong những người sáng lập ra thuyết tương đối. Ông đã phát triển lý thuyết Lorentz, theo đó lý thuyết hiện cóête là bất động, do đó tốc độ ánh sáng so với nó không phụ thuộc vào tốc độ của nguồn. Trong hệ quy chiếu chuyển động, các phép biến đổi Lorentz được thực hiện, chứ không phải các phép biến đổi Galilean (phép biến đổi Galilean được chấp nhận cho đến lúc đó trong cơ học Newton). Kể từ đây, phép biến hình Galilean đã trở thành một trường hợp đặc biệt của phép biến hình Lorentz, khi chuyển đến một hệ quy chiếu quán tính khác với tốc độ thấp (so với tốc độ ánh sáng).
Xóa bỏ Ether
Hiệu ứng tương đối tính của sự co chiều dài, còn được gọi là sự co Lorentz, là đối với người quan sát, các vật thể chuyển động so với anh ta sẽ có chiều dài ngắn hơn.
Albert Einstein đã đóng góp đáng kể vào lý thuyết tương đối. Ông đã bãi bỏ hoàn toàn một thuật ngữ như "ête", cho đến thời điểm đó vẫn có mặt trong lý luận và tính toán của tất cả các nhà vật lý, và ông đã chuyển tất cả các khái niệm về các thuộc tính của không gian và thời gian sang động học.
Sau khi công trình của Einstein được công bố, Poincaré không chỉ ngừng viết bài báo khoa học về chủ đề này mà còn không đề cập đến tên của đồng nghiệp trong bất kỳ tác phẩm nào của mình, ngoại trừ trường hợp duy nhất đề cập đến lý thuyết của hiệu ứng quang điện. Poincare tiếp tục thảo luận về các tính chất của ether, từ chối dứt khoát bất kỳ công bố nào của Einstein, mặc dù đồng thời ông đối xử với nhà khoa học vĩ đại nhất với sự tôn trọng và thậm chí còn cho ông ta một lời chứng thực tuyệt vời khi ban giám đốc Trường Bách khoa cao hơn ở Zurich muốn mời Einstein. để trở thành giáo sư tại cơ sở giáo dục.
Tính tương đối
Thậm chí nhiều người hoàn toàn trái ngược với vật lý và toán học, ít nhất là về mặt tổng quát, lý thuyết tương đối là gì, bởi vì nó có lẽ là lý thuyết khoa học nổi tiếng nhất. Các định đề của nó phá hủy những ý tưởng thông thường về thời gian và không gian, và mặc dù tất cả học sinh đều học lý thuyết tương đối, nhưng nếu chỉ biết các công thức để hiểu nó một cách toàn diện thì chưa đủ.
Hiệu ứng của sự giãn nở thời gian đã được thử nghiệm trong một thí nghiệm với máy bay siêu thanh. Đồng hồ nguyên tử chính xác trên tàu bắt đầu tụt lại phía sau một phần giây sau khi quay trở lại. Nếu có hai quan sát viên, trong đó một người đang đứng yên và người thứ hai đang chuyển động với vận tốc nào đó so với người thứ nhất thì thời gian đối với người quan sát đứng yên sẽ nhanh hơn và đối với vật đang chuyển động thì phút sẽ kéo dài một chút. lâu hơn. Tuy nhiên, nếu người quan sát chuyển động quyết định quay lại và kiểm tra thời gian, thì hóa ra đồng hồ của anh ta chỉ hiển thị ít hơn đồng hồ đầu tiên một chút. Có nghĩa là, đã đi được một khoảng cách lớn hơn nhiều trên quy mô không gian, anh ta "sống" ít thời gian hơn khi di chuyển.
Tác dụng tương đối trong cuộc sống
Nhiều người tin rằng hiệu ứng tương đối tính chỉ có thể được quan sát khi đạt đến tốc độ ánh sáng hoặc đến gần nó, và điều này đúng, nhưng bạn có thể quan sát chúng không chỉ bằng cách phân tán tàu vũ trụ của mình. Trên các trang của tạp chí khoa học Physical Review Letters, bạn có thể đọc về công trình lý thuyết của người Thụy Điểncác nhà khoa học. Họ đã viết rằng các hiệu ứng tương đối tính hiện diện ngay cả trong một chiếc pin xe hơi đơn giản. Quá trình này có thể xảy ra do sự chuyển động nhanh chóng của các electron của nguyên tử chì (nhân tiện, chúng là nguyên nhân của hầu hết điện áp trong các đầu cuối). Điều này cũng giải thích tại sao, mặc dù có sự giống nhau giữa chì và thiếc, nhưng pin làm từ thiếc không hoạt động.
Kim loại ưa thích
Tốc độ quay của các electron trong nguyên tử khá thấp, vì vậy thuyết tương đối đơn giản là không hoạt động, nhưng vẫn có một số ngoại lệ. Nếu bạn di chuyển ngày càng xa hơn dọc theo bảng tuần hoàn, rõ ràng là có một số nguyên tố nặng hơn chì trong đó. Một khối lượng lớn các hạt nhân được cân bằng bằng cách tăng tốc độ của các electron, và nó thậm chí có thể đạt tới tốc độ ánh sáng.
Nếu chúng ta xem xét khía cạnh này từ khía cạnh của thuyết tương đối, rõ ràng là các electron trong trường hợp này phải có một khối lượng rất lớn. Đây là cách duy nhất để bảo toàn mômen động lượng, nhưng quỹ đạo sẽ co lại dọc theo bán kính, và điều này thực sự được quan sát thấy trong các nguyên tử kim loại nặng, nhưng quỹ đạo của các electron "chậm" không thay đổi. Hiệu ứng tương đối tính này được quan sát thấy trong nguyên tử của một số kim loại ở các obitan s, chúng có dạng hình cầu đối xứng đều đặn. Người ta tin rằng đó là kết quả của thuyết tương đối mà thủy ngân có trạng thái tập hợp lỏng ở nhiệt độ phòng.
Du hành vũ trụ
Các vật thể trong không gian là của nhautrên những khoảng cách rộng lớn, và ngay cả khi di chuyển với tốc độ ánh sáng, sẽ phải mất một thời gian rất dài để vượt qua chúng. Ví dụ, để đến được Alpha Centauri, ngôi sao gần chúng ta nhất, một con tàu vũ trụ với tốc độ ánh sáng sẽ mất bốn năm và để đến được thiên hà lân cận của chúng ta, Đám mây Magellan Lớn, sẽ mất 160.000 năm.
Vẫn có thể bay đến Alpha Centauri và quay lại, bởi vì nó sẽ chỉ mất tám năm, và đối với những cư dân của con tàu, những người cảm thấy ảnh hưởng của sự giãn nở thời gian, khoảng thời gian này sẽ ít hơn nhiều, nhưng khi trở về sau chuyến du hành đến một thiên hà lân cận, các phi hành gia sẽ thấy rằng trên hành tinh này, ba trăm hai mươi nghìn năm đã trôi qua ở quê hương của họ, và nền văn minh của loài người có thể đã không còn tồn tại từ lâu. Do đó, hiệu ứng tương đối tính cho phép con người du hành xuyên thời gian. Đây được coi là một trong những vấn đề chính của khám phá không gian, bởi vì chinh phục không gian bên ngoài có ích lợi gì nếu không có đường quay trở lại?
Các hoạt động khác
Ngoài sự giãn nở thời gian nổi tiếng, còn có hiệu ứng Doppler tương đối tính, theo đó, nếu nguồn sóng bắt đầu chuyển động, thì sóng truyền về phía chuyển động này sẽ được người quan sát cho là "bị nén", và theo hướng loại bỏ bước sóng sẽ được tăng lên.
Hiện tượng này là điển hình cho bất kỳ sóng nào, vì vậy nó có thể được quan sát thấy trong ví dụ về âm thanh trong cuộc sống hàng ngày. Sự giảm sóng âm thanh được tai người cảm nhận là sự gia tăng âm sắc. Cho nên,Khi tín hiệu của tàu hoặc ô tô từ xa nghe được thì nó thấp hơn, và nếu tàu chạy ngang qua người quan sát mà phát ra âm thanh thì độ cao của nó sẽ cao hơn tại thời điểm tiếp cận, nhưng ngay sau khi các vật cân bằng. và đoàn tàu bắt đầu rời đi, âm sắc sẽ trở nên trầm hơn và tiếp tục ở những nốt thấp hơn.
Những hiệu ứng tương đối tính này là do sự tương tự cổ điển của sự thay đổi tần số khi máy thu và nguồn di chuyển, cũng như sự giãn nở thời gian tương đối tính.
Về từ tính
Trong số những thứ khác, các nhà vật lý hiện đại đang ngày càng thảo luận về từ trường như một hiệu ứng tương đối tính. Theo cách hiểu này, từ trường không phải là một thực thể vật chất độc lập, nó thậm chí không phải là một trong những biểu hiện của trường điện từ. Từ trường theo quan điểm của thuyết tương đối chỉ là một quá trình xảy ra trong không gian xung quanh các điện tích điểm do sự chuyển của một điện trường.
Những người ủng hộ lý thuyết này tin rằng nếu C (tốc độ ánh sáng trong chân không) là vô hạn, thì tốc độ lan truyền của các tương tác cũng sẽ không giới hạn, và kết quả là, không có biểu hiện nào của từ tính có thể xuất hiện.
