Einsteinsche Spezielle Relativitäts

Im Jahr 1905 veröffentlichte Albert Einstein die Spezielle Relativitätstheorie,

Einstein erklärt, dass, wenn zwei Objekte mit einer konstanten Geschwindigkeit wie die sich bewegen Relativbewegung zwischen den beiden Objekten, statt als ein absolutes Referenzrahmen auf den Äther ansprechend, das definiert, was los war. Wenn Sie und einige Astronauten, Bernstein, in verschiedenen Raumschiffe bewegen und möchten Ihre Beobachtungen zu vergleichen, alles, was zählt, ist, wie schnell Sie und Bernstein in Bezug zueinander bewegen.

Spezielle Relativitäts umfasst nur den speziellen Fall (daher der Name), wo die Bewegung gleichförmig ist. Die Bewegung erklärt es ist nur, wenn Sie mit einer konstanten Geschwindigkeit in einer geraden Linie unterwegs sind. Sobald Sie oder Kurve beschleunigen - oder irgendetwas tun, dass die Art der Bewegung in irgendeiner Weise verändert - die spezielle Relativitätstheorie nicht mehr anzuwenden. Das ist, wo Einstein die allgemeine Relativitätstheorie kommt, weil sie den allgemeinen Fall jede Art von Bewegung zu erklären.

Einsteins Theorie basiert auf zwei Grundprinzipien:

• Das Prinzip der Relativität: Die Gesetze der Physik nicht ändern, auch für Objekte in Trägheits (konstante Geschwindigkeit) Referenzrahmen bewegt.

• Das Prinzip der Lichtgeschwindigkeit: Die Lichtgeschwindigkeit ist die gleiche für alle Beobachter, unabhängig von ihrer Bewegung relativ zu der Lichtquelle. (Physiker schreiben diese Geschwindigkeit mit dem Symbol c.)

Das Genie von Entdeckungen Einsteins ist, dass er bei den Experimenten sah und nahm die Ergebnisse waren wahr. Das war genau das Gegenteil von dem, was andere Physiker schien dabei zu sein. Anstatt die Theorie unter der Annahme richtig war und dass die Versuche scheiterten, nahm er an, dass die Experimente richtig waren und die Theorie versagt hatte.

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts, waren auf der Suche Physiker für die mysteriöse Ding namens Äther - das Medium sie glaubten, gab es für die Lichtwellen durch zu winken. Der Glaube an Äther hatte ein Durcheinander von Dingen, in der Einstein Sicht verursacht, durch ein Medium einzuführen, die bestimmte Gesetze der Physik verursacht, anders zu arbeiten, je nachdem wie der Betrachter auf den Äther relativ bewegt. Einstein entfernt nur den Äther vollständig und angenommen, dass die Gesetze der Physik, einschließlich der Lichtgeschwindigkeit, die gleiche arbeitete unabhängig davon, wie Sie in Bewegung waren - genau wie Experimente und Mathematik zeigte ihnen sein!

Unifying Raum und Zeit

Einsteinsche Spezielle Relativitätstheorie schuf eine grundlegende Verbindung zwischen Raum und Zeit. Das Universum kann als mit drei Raumdimensionen betrachtet werden - nach oben / unten, links / rechts, vorwärts / rückwärts - und eine Zeitdimension. Dieses 4-dimensionalen Raum wird als der Raum-Zeit-Kontinuum.

Wenn Sie schnell genug durch den Raum bewegen, die Beobachtungen, die Sie über Raum und Zeit machen unterscheiden sich etwas von den Beobachtungen von anderen Menschen, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen.

Sie können das Gedankenexperiment diese für sich selbst Bild in dieser Figur dargestellt durch das Verständnis. Stellen Sie sich vor, dass Sie auf einem Raumschiff sind und hält einen Laser, so dass es einen Lichtstrahl schießt direkt nach oben, fällt auf einen Spiegel, den Sie an der Decke platziert haben. Der Lichtstrahl kommt dann wieder nach unten und trifft auf einen Detektor.

Jedoch wird das Raumschiff mit einer konstanten Geschwindigkeit von der Hälfte der Lichtgeschwindigkeit (0,5c, als Physiker es schreiben würde). Nach Einstein macht dies keinen Unterschied zu Ihnen - nicht einmal sagen können, dass Sie sich bewegen. wenn Astronaut Bernstein auf Sie jedoch Spionage waren, wie im unteren Teil der Figur, wäre es eine andere Geschichte sein.

Bernstein würde Ihr Lichtstrahl Reise nach oben entlang einer diagonalen Weg sehen, den Spiegel schlagen, und dann entlang einer diagonalen Bahn reisen nach unten vor den Detektor fällt. Mit anderen Worten, würden Sie und Bernstein zu sehen anders Wege für das Licht und, noch wichtiger, sind die Pfade auch nicht die gleiche Länge. Dies bedeutet, dass die Zeit der Strahl von dem Laser auf die Spiegel an den Detektor zu gehen nimmt auch anders sein muss, damit Sie und Bernstein, so dass Sie sowohl auf der Lichtgeschwindigkeit zustimmen.

Dieses Phänomen ist bekannt als Zeitdilatation, wo die Zeit auf einem Schiff erscheint bewegt sich sehr schnell langsamer passieren als auf der Erde.

So seltsam es scheint, in diesem Beispiel (und viele andere) zeigt, dass in Einsteinsche Relativitätstheorie, Raum und Zeit miteinander eng verbunden. Wenn Sie Lorentz-Transformation Gleichungen anwenden, arbeiten sie aus, so dass die Lichtgeschwindigkeit für beide Beobachter vollkommen konsistent ist.

Dieses seltsame Verhalten von Raum und Zeit ist nur offensichtlich, wenn Sie auf die Geschwindigkeit von Licht in der Nähe unterwegs sind, so hatte niemand beobachtet, vor. Experimente seit Einstein Entdeckung durchgeführt haben bestätigt, dass es wahr ist - Zeit und Raum anders, die Art und Weise genau beschrieben Einstein wahrgenommen werden, für Gegenstände in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit bewegt.

Unifying Masse und Energie

Das berühmteste Werk von Einstein Leben stammt ebenfalls aus dem Jahr 1905 (ein arbeitsreiches Jahr für ihn), als er die Ideen seiner Relativitätspapier aufgetragen mit der Gleichung zu kommen E=mc2, die die Beziehung zwischen der Masse darstellt, (M) und Energie (E).

Auf den Punkt gebracht, fand Einstein, dass als Objekt der Lichtgeschwindigkeit näherte, c, die Masse des Objekts erhöht. Das Objekt geht schneller, aber es wird auch schwerer. Wenn es tatsächlich in der Lage zu bewegen c, des Objekts Masse und Energie wäre sowohl unendlich. Eine schwerere Aufgabe ist schwieriger zu beschleunigen, so ist es unmöglich, zu einer Geschwindigkeit der Teilchen überhaupt zu erhalten tatsächlich aus c.

Bis Einstein, die Konzepte von Masse und Energie wurden als völlig getrennt betrachtet. Er hat bewiesen, dass die Grundsätze der Erhaltung der Masse und Erhaltung der Energie Teil derselben größer ist, einheitliche Prinzip sind, Erhaltung der Masse-Energie. Materie kann in Energie und Energie umgewandelt werden kann in die Materie eingeschaltet werden, da eine grundlegende Verbindung zwischen den beiden Arten der Substanz vorhanden ist.