SRT, TOE - dưới những chữ viết tắt này là thuật ngữ "thuyết tương đối", quen thuộc với hầu hết mọi người. Mọi thứ đều có thể được giải thích bằng ngôn ngữ đơn giản, thậm chí là tuyên bố của một thiên tài, vì vậy đừng tuyệt vọng nếu bạn không nhớ khóa học vật lý ở trường, bởi vì thực tế mọi thứ đơn giản hơn nhiều.
Sự ra đời của Lý thuyết
Vì vậy, chúng ta hãy bắt đầu khóa học "Thuyết tương đối cho hình nộm". Albert Einstein đã công bố công trình của mình vào năm 1905 và nó đã gây ra một sự chấn động trong giới khoa học. Lý thuyết này gần như hoàn toàn che đậy nhiều lỗ hổng và mâu thuẫn trong vật lý của thế kỷ trước, ngoài ra, nó còn làm đảo lộn ý tưởng về không gian và thời gian. Người đương thời khó tin vào nhiều tuyên bố của Einstein, nhưng các thí nghiệm và nghiên cứu chỉ xác nhận lời của nhà khoa học vĩ đại.
Thuyết Tương đối của Einstein đã giải thích một cách đơn giản những gì con người đã phải vật lộn trong nhiều thế kỷ. Nó có thể được gọi là cơ sở của tất cả các vật lý hiện đại. Tuy nhiên, trước khi tiếp tục nói về thuyết tương đối, chúng ta nênlàm rõ vấn đề của các điều khoản. Chắc hẳn nhiều người khi đọc các bài báo khoa học phổ biến đã bắt gặp hai từ viết tắt: SRT và GRT. Trên thực tế, chúng có nghĩa là các khái niệm hơi khác nhau. Lý thuyết đầu tiên là thuyết tương đối hẹp và lý thuyết thứ hai là viết tắt của "thuyết tương đối rộng".
Đơn giản là phức tạp
SRT là một lý thuyết cũ hơn mà sau này trở thành một phần của GR. Nó chỉ có thể xem xét các quá trình vật lý đối với các đối tượng chuyển động với tốc độ đều. Lý thuyết chung có thể mô tả những gì xảy ra với các vật thể đang gia tốc và cũng giải thích tại sao lại tồn tại các hạt graviton và lực hấp dẫn.
Nếu bạn cần mô tả chuyển động và các định luật cơ học, cũng như mối quan hệ của không gian và thời gian khi tiếp cận tốc độ ánh sáng - điều này có thể được thực hiện bằng thuyết tương đối hẹp. Nói một cách dễ hiểu, nó có thể được giải thích như sau: ví dụ, những người bạn từ tương lai đã tặng cho bạn một con tàu vũ trụ có thể bay với tốc độ cao. Trên mũi tàu vũ trụ là một khẩu đại bác có khả năng bắn mọi thứ phía trước bằng các hạt photon.
Khi một phát bắn được bắn ra, so với con tàu, những hạt này bay với tốc độ ánh sáng, nhưng về mặt logic, một người quan sát đứng yên sẽ thấy tổng của hai tốc độ (bản thân các photon và con tàu). Nhưng không có gì giống như vậy. Người quan sát sẽ thấy các photon chuyển động với vận tốc 300.000 m / s, như thể tốc độ của con tàu bằng 0.
Vấn đề là bất kể một vật chuyển động nhanh bao nhiêu, tốc độ ánh sáng đối với nó là một giá trị không đổi.
Cái nàytuyên bố là cơ sở của các kết luận logic đáng kinh ngạc như làm chậm lại và biến dạng thời gian, tùy thuộc vào khối lượng và tốc độ của vật thể. Nhiều bộ phim và loạt phim khoa học viễn tưởng dựa trên điều này.
Thuyết tương đối rộng
Thuyết tương đối rộng lớn hơn có thể được giải thích bằng những thuật ngữ đơn giản. Để bắt đầu, chúng ta nên tính đến thực tế là không gian của chúng ta là bốn chiều. Thời gian và không gian được thống nhất trong một "chủ thể" như là "sự liên tục không-thời gian". Có bốn trục tọa độ trong không gian của chúng ta: x, y, z và t.
Nhưng con người không thể trực tiếp nhận thức được bốn chiều, giống như một người phẳng giả định sống trong thế giới hai chiều không thể nhìn lên. Trên thực tế, thế giới của chúng ta chỉ là một hình chiếu của không gian bốn chiều vào không gian ba chiều.
Một sự thật thú vị là, theo thuyết tương đối rộng, các vật thể không thay đổi khi chúng chuyển động. Các vật thể của thế giới bốn chiều trên thực tế luôn không thay đổi và chỉ những hình chiếu của chúng thay đổi khi chuyển động, điều mà chúng ta cho là sự biến dạng của thời gian, giảm hoặc tăng kích thước, v.v.
Thử nghiệm thang máy
Lý thuyết tương đối có thể được giải thích một cách đơn giản với sự trợ giúp của một thí nghiệm nhỏ. Hãy tưởng tượng rằng bạn đang ở trong thang máy. Cabin bắt đầu chuyển động, và bạn rơi vào trạng thái không trọng lượng. Chuyện gì đã xảy ra thế? Có thể có hai lý do: hoặc thang máy đang ởkhông gian, hoặc đang rơi tự do dưới tác dụng của lực hấp dẫn của hành tinh. Điều thú vị nhất là nếu không tìm cách nhìn ra khỏi cabin thang máy thì không thể tìm ra nguyên nhân của hiện tượng không trọng lượng, tức là cả hai quy trình đều giống nhau.
Có lẽ, sau khi tiến hành một thí nghiệm suy nghĩ tương tự, Albert Einstein đã đi đến kết luận rằng nếu hai tình huống này không thể phân biệt được với nhau, thì trên thực tế, vật thể dưới tác dụng của trọng lực không tăng tốc, đó là một chuyển động đều. bị cong dưới tác động của một vật thể có khối lượng lớn (trong trường hợp này là các hành tinh). Do đó, chuyển động có gia tốc chỉ là hình chiếu của chuyển động đều vào không gian ba chiều.
Ví dụ minh họa
Một ví dụ điển hình khác về "Thuyết tương đối cho hình nộm". Nó không hoàn toàn chính xác, nhưng nó rất đơn giản và rõ ràng. Nếu bất kỳ vật thể nào được đặt trên một tấm vải bị kéo căng, nó sẽ tạo thành một "độ lệch", một "cái phễu" dưới nó. Tất cả các vật thể nhỏ hơn sẽ buộc phải bóp méo quỹ đạo của chúng theo độ cong mới của không gian, và nếu cơ thể có ít năng lượng, nó có thể không vượt qua được cái phễu này chút nào. Tuy nhiên, từ quan điểm của chính vật thể chuyển động, quỹ đạo vẫn thẳng, họ sẽ không cảm nhận được độ cong của không gian.
Trọng lực "hạ cấp"
Với sự ra đời của thuyết tương đối rộng, lực hấp dẫn đã không còn là một lực nữa và giờ đây đã hài lòng với vị trí của một hệ quả đơn giản của độ cong của thời gian và không gian. Thuyết tương đối rộng có vẻ tuyệt vời, nhưng nó đang hoạt độngphiên bản và được xác nhận bởi các thử nghiệm.
Nhiều điều dường như không thể tin được trong thế giới của chúng ta có thể được giải thích bằng thuyết tương đối. Nói một cách dễ hiểu, những thứ như vậy được gọi là hệ quả của thuyết tương đối rộng. Ví dụ, các tia sáng bay ở cự ly gần từ các vật thể lớn bị bẻ cong. Hơn nữa, nhiều vật thể từ không gian xa bị ẩn sau nhau, nhưng do thực tế là các tia sáng đi xung quanh các vật thể khác, các vật thể dường như vô hình luôn có sẵn đối với ánh nhìn của chúng ta (chính xác hơn là đối với ánh nhìn của kính thiên văn). Nó giống như nhìn xuyên qua các bức tường.
Trọng lực càng lớn, thời gian chảy trên bề mặt của vật thể càng chậm. Điều này không chỉ áp dụng cho các thiên thể khổng lồ như sao neutron hoặc lỗ đen. Hiệu ứng của sự giãn nở thời gian có thể được quan sát thấy ngay cả trên Trái đất. Ví dụ, thiết bị định vị vệ tinh được trang bị đồng hồ nguyên tử chính xác nhất. Chúng đang ở trong quỹ đạo của hành tinh chúng ta, và thời gian đang trôi nhanh hơn một chút ở đó. Một phần trăm giây trong một ngày sẽ cộng lại một con số có thể tính đến 10 km sai số trong các phép tính tuyến đường trên Trái đất. Chính thuyết tương đối cho phép chúng ta tính được sai số này.
Nói một cách dễ hiểu, chúng ta có thể nói thế này: Thuyết tương đối rộng làm nền tảng cho nhiều công nghệ hiện đại, và nhờ có Einstein, chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy một tiệm bánh pizza và một thư viện ở một khu vực xa lạ.
