Eynshteyn tomonidan 1905-yilda nashr etilgan maxsus nisbiylik nazariyasi va bir qancha oldingi farazlarning muhim umumlashtirilishi fizikada eng jarangdor va muhokama qilingan nazariyalardan biridir.
Haqiqatan ham, ob'ekt yorug'likka yaqin tezlikda harakat qilganda, u uchun fizik jarayonlar butunlay g'ayrioddiy tarzda davom etishini tasavvur qilish qiyin: uning uzunligi qisqaradi, massasi oshadi va vaqt sekinlashadi. Nashr qilingandan so'ng darhol nazariyani obro'sizlantirishga urinishlar boshlandi, bu esa yuz yildan ko'proq vaqt o'tgan bo'lsa ham, bugungi kunda ham davom etmoqda. Buning ajablanarli joyi yo'q, chunki vaqt nima degan savol uzoq vaqtdan beri insoniyatni tashvishga solib kelgan va barchaning e'tiborini tortgan.
Relyativizm nima
Relyativistik mexanikaning mohiyati (u ham maxsus nisbiylik nazariyasi, bundan keyin SRT deb yuritiladi) va uning klassik mexanikadan farqi uning nomining bevosita tarjimasi bilan yorqin ifodalangan: lotincha relativus "nisbiy" degan ma'noni anglatadi. SRT ob'ekt kuzatuvchiga nisbatan harakatlanayotganda vaqt kengayishi muqarrarligini taxmin qiladi.
FarqNyuton mexanikasidan Albert Eynshteyn tomonidan taklif qilingan ushbu nazariyaning asosi va barcha davom etayotgan jarayonlarni faqat bir-biriga yoki tashqi kuzatuvchiga nisbatan ko'rib chiqish mumkinligidadir. Relyativistik vaqt kengayishi nima ekanligini ta'riflashdan oldin, nazariyaning shakllanishi masalasiga biroz chuqurroq kirib, nima uchun uni shakllantirish mumkin va hatto umuman majburiy bo'lganini aniqlash kerak.
Nisbiyotning kelib chiqishi
19-asrning oxiriga kelib, olimlar ba'zi eksperimental ma'lumotlar klassik mexanikaga asoslangan dunyo tasviriga mos kelmasligini tushunishdi.
Asosiy qarama-qarshiliklar Nyuton mexanikasini vakuum va uzluksiz muhitda elektromagnit toʻlqinlarning harakatini tavsiflovchi Maksvell tenglamalari bilan birlashtirishga urinishlarga olib keldi. Yorug'lik xuddi shunday to'lqin ekanligi allaqachon ma'lum edi va uni elektrodinamika doirasida ko'rib chiqish kerak edi, lekin vizual va eng muhimi, vaqt sinovidan o'tgan mexanika bilan bahslashish juda muammoli edi.
Ammo qarama-qarshilik aniq edi. Faraz qilaylik, harakatlanayotgan poyezd oldiga fonar o‘rnatilgan bo‘lib, u oldinga porlaydi. Nyutonning fikriga ko'ra, poezd tezligi va fonardan kelayotgan yorug'lik qo'shilishi kerak. Ushbu faraziy vaziyatdagi Maksvell tenglamalari shunchaki "buzildi". Butunlay yangi yondashuv zarur edi.
Maxsus nisbiylik
Eynshteyn nisbiylik nazariyasini ixtiro qilganiga ishonish noto'g'ri bo'lar edi. Darhaqiqat, u o'zidan oldin ishlagan olimlarning asarlari va farazlariga murojaat qildi. Biroq, muallif yaqinlashdiboshqa tomondan savol va Nyuton mexanikasi o'rniga Maksvell tenglamalarini "apriori to'g'ri" deb tan oldi.
Mashhur nisbiylik printsipiga qo'shimcha ravishda (aslida Galiley tomonidan ishlab chiqilgan, ammo klassik mexanika doirasida) bu yondashuv Eynshteynni qiziqarli fikrga olib keldi: yorug'lik tezligi barcha ramkalarda doimiydir. ma'lumotnoma. Aynan shu xulosa ob'ekt harakatlanayotganda vaqt standartlarini o'zgartirish imkoniyati haqida gapirishga imkon beradi.
Yorugʻlik tezligining doimiyligi
Ko'rinishidan, "yorug'lik tezligi doimiy" degan gap ajablanarli emas. Ammo siz bir joyda turib, yorug'likning sizdan belgilangan tezlikda uzoqlashishini kuzatayotganingizni tasavvur qilishga harakat qiling. Siz nurga ergashasiz, lekin u xuddi shu tezlikda sizdan uzoqlashishda davom etmoqda. Bundan tashqari, orqaga burilib, nurdan qarama-qarshi yo'nalishda uchsangiz, siz bir-biringizdan masofa tezligini hech qanday tarzda o'zgartirmaysiz!
Bu qanday mumkin? Bu erda vaqt kengayishining relativistik ta'siri haqida suhbat boshlanadi. Qiziqmi? Keyin o'qing!
Eynshteynga koʻra relyativistik vaqt kengayishi
Jismning tezligi yorug'lik tezligiga yaqinlashganda, ob'ektning ichki vaqti sekinlashishi uchun hisoblanadi. Agar odam quyosh nuriga parallel ravishda xuddi shunday tezlikda harakat qiladi deb faraz qilsak, u uchun vaqt umuman yugurishni to'xtatadi. Relyativistik vaqt kengayishi uchun uning ob'ekt tezligi bilan bog'liqligini aks ettiruvchi formula mavjud.
Ammo bu masalani oʻrganayotganda shuni esda tutish kerakki, hech qanday massali jism nazariy jihatdan yorugʻlik tezligiga ham yeta olmaydi.
Nazariyaga oid paradokslar
Maxsus nisbiylik ilmiy ish va uni tushunish oson emas. Biroq, muntazam ravishda soat necha ekanligi haqidagi savolga jamoatchilik qiziqishi kundalik darajada erimaydigan paradokslar bo'lib ko'rinadigan g'oyalarni keltirib chiqaradi. Misol uchun, quyidagi misol fizikadan hech qanday ma'lumotga ega bo'lmagan SRT bilan tanishgan ko'pchilik odamlarni hayratda qoldiradi.
Ikkita samolyot bor, ulardan biri toʻgʻri uchadi, ikkinchisi esa havoga koʻtariladi va yorugʻlik tezligiga yaqin tezlikda yoyni tasvirlab, birinchisiga yetib oladi. Ma'lum bo'lishicha, ikkinchi apparat (yorug'likka yaqin tezlikda uchgan) uchun vaqt birinchisiga qaraganda sekinroq o'tgan. Biroq, SRT postulatiga ko'ra, ikkala samolyot uchun mos yozuvlar ramkalari tengdir. Bu shuni anglatadiki, vaqt ham bir, ham boshqa qurilma uchun sekinroq o'tishi mumkin. Bu boshi berk ko'chaga o'xshab ko'rinadi. Lekin…
Paradokslarni yechish
Aslida bu turdagi paradokslarning manbai nazariya mexanizmini noto'g'ri tushunishdir. Bu qarama-qarshilikni taniqli spekulyativ tajriba yordamida hal qilish mumkin.
Bizda shiypon bor, ikkita eshigi oʻtish joyini tashkil qiladi va ustun uzunligidan bir oz uzunroq. Agar ustunni eshikdan eshikka cho'zsak, ular yopilmaydi yoki ular bizning ustunimizni sindirib tashlashadi. Agar ustun omborga uchib kirsa,yorug'lik tezligiga yaqin tezlikka ega bo'ladi, uning uzunligi qisqaradi (esda tuting: yorug'lik tezligida harakatlanuvchi jismning uzunligi nolga teng bo'ladi) va hozirda u omborxona ichida, biz yopib ochishimiz mumkin. eshiklarimiz rekvizitlarimizni buzmasdan.
Boshqa tomondan, samolyot misolida bo'lgani kabi, bu qutbga nisbatan kamayishi kerak bo'lgan ombordir. Paradoks takrorlanadi va, aftidan, hech qanday yo'l yo'q - ikkala ob'ekt ham sinxron ravishda uzunligini qisqartiradi. Biroq, hamma narsa nisbiy ekanligini unutmang va muammoni vaqtni o'zgartirish orqali hal qiling.
Bir vaqtdalikning nisbiyligi
Ustunning old qirrasi ichkarida, old eshik oldida bo'lsa, biz uni yopamiz va ochamiz va ustun shiyponga to'liq uchib kirganda, biz orqa tomoni bilan ham shunday qilamiz. eshik. Biz buni bir vaqtning o'zida qilmayotganga o'xshaymiz va tajriba muvaffaqiyatsiz tugadi, lekin bu erda asosiy narsa ma'lum bo'ladi: maxsus nisbiylik nazariyasiga ko'ra, ikkala eshikning yopilish momentlari bir xil nuqtada joylashgan. vaqt o'qi.
Bu bir ma'lumot ramkasida bir vaqtning o'zida sodir bo'layotgan hodisalar boshqasida bir vaqtning o'zida bo'lmasligi sababli sodir bo'ladi. Relyativistik vaqtning kengayishi ob'ektlar munosabatlarida namoyon bo'ladi va biz Eynshteyn nazariyasining mutlaqo kundalik umumlashtirishiga qaytamiz: hamma narsa nisbiydir.
Yana bir tafsilot bor: mos yozuvlar tizimlarining tengligi ikkala ob'ekt bir tekis va to'g'ri chiziqli harakat qilganda SRTda dolzarbdir. Jismlardan biri tezlasha yoki sekinlasha boshlagach, uning mos yozuvlar doirasi o'ziga xos bo'lib qoladimumkin.
Egizak paradoks
Relyativistik vaqt kengayishini "oddiy tarzda" tushuntiradigan eng mashhur paradoks bu ikki egizak aka-uka bilan o'tkazilgan fikrlash tajribasidir. Ulardan biri kosmik kemada yorug'lik tezligiga yaqin tezlikda uchib ketadi, ikkinchisi esa yerda qoladi. Qaytib kelgach, uka astronavt o‘zi 10 yoshda, uyda qolgan ukasi esa 20 yoshda ekanligini payqadi.
Avvalgi tushuntirishlardan oʻquvchiga umumiy rasm allaqachon tushunarli boʻlishi kerak: kosmik kemadagi birodar uchun vaqt sekinlashadi, chunki uning tezligi yorugʻlik tezligiga yaqin; biz yerdagi birodarga nisbatan mos yozuvlar doirasini qabul qila olmaymiz, chunki u inertial bo'lib chiqadi (faqat bitta birodar ortiqcha yuklarni boshdan kechiradi).
Men yana bir narsani ta'kidlamoqchiman: nizoda raqiblar qay darajada bo'lishidan qat'i nazar, haqiqat saqlanib qoladi: vaqt o'zining mutlaq qiymatida doimiy bo'lib qoladi. Birodar qancha yil kosmik kemada uchmasin, u o'z ma'lumot doirasidagi vaqt o'tishi bilan aynan bir xil tezlikda qarishni davom ettiradi, ikkinchi birodar esa aynan bir xil tezlikda qariydi - farq faqat o'sha paytda aniqlanadi. ular uchrashadilar, boshqa hollarda emas.
Gravitatsiya vaqtining kengayishi
Xulosa qilib shuni ta'kidlash kerakki, umumiy nisbiylik nazariyasi bilan bog'liq bo'lgan ikkinchi turdagi vaqt kengayishi mavjud.
XVIII asrda ham Mitchell qizil rang mavjudligini bashorat qilgan edi.siljish, ya'ni ob'ekt kuchli va zaif tortishish zonalari orasida harakat qilganda, uning vaqti o'zgaradi. Laplas va Zoldner ushbu masalani o'rganishga urinishlariga qaramay, faqat Eynshteyn 1911 yilda ushbu mavzu bo'yicha to'liq asar taqdim etgan.
Bu effekt relativistik vaqt kengayishidan kam qiziq emas, lekin u alohida tadqiqotni talab qiladi. Va bu, ular aytganidek, butunlay boshqacha hikoya.
