Eynşteyn tərəfindən 1905-ci ildə nəşr olunan və bir sıra əvvəlki fərziyyələrin mühüm ümumiləşdirilməsi olan xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi fizikada ən rezonans doğuran və müzakirə edilənlərdən biridir.
Həqiqətən də təsəvvür etmək çətindir ki, cismin işığa yaxın sürətlə hərəkət etdiyi zaman onun üçün tamamilə qeyri-adi şəkildə fiziki proseslər getməyə başlayır: uzunluğu azalır, kütləsi artır, vaxt isə yavaşlayır. Nəşrdən dərhal sonra, yüz ildən çox vaxt keçməsinə baxmayaraq, bu gün də davam edən nəzəriyyəni gözdən salmaq cəhdləri başladı. Bu təəccüblü deyil, çünki vaxtın neçə olması sualı bəşəriyyəti çoxdan narahat edir və hamının diqqətini cəlb edir.
Relyativizm nədir
Relyativistik mexanikanın (həmçinin xüsusi nisbilik nəzəriyyəsidir, bundan sonra SRT adlandırılacaq) mahiyyəti və onun klassik mexanikadan fərqi onun adının birbaşa tərcüməsi ilə qabarıq şəkildə ifadə olunur: Latın dilində relativus "nisbi" deməkdir. SRT müşahidəçiyə nisbətən hərəkət edən obyekt üçün vaxtın genişlənməsinin qaçılmaz olduğunu güman edir.
FərqNyuton mexanikasından Albert Eynşteyn tərəfindən irəli sürülən bu nəzəriyyənin əsas səbəbi bütün davam edən proseslərin yalnız bir-birinə və ya kənar müşahidəçiyə nisbətən nəzərə alına bilməsidir. Relyativistik vaxt genişlənməsinin nə olduğunu təsvir etməzdən əvvəl nəzəriyyənin formalaşması məsələsini bir az araşdırmaq və onun tərtibinin nə üçün mümkün və hətta ümumiyyətlə məcburi olduğunu müəyyən etmək lazımdır.
Nisbiliyin Mənşəyi
19-cu əsrin sonlarında elm adamları bəzi eksperimental məlumatların klassik mexanikaya əsaslanan dünya mənzərəsinə uyğun gəlmədiyini başa düşdülər.
Əsas ziddiyyətlər Nyuton mexanikasını elektromaqnit dalğalarının vakuum və davamlı mühitdə hərəkətini təsvir edən Maksvell tənlikləri ilə birləşdirmək cəhdləri ilə nəticələndi. İşığın məhz belə bir dalğa olduğu artıq məlum idi və onu elektrodinamika çərçivəsində nəzərdən keçirmək lazımdır, lakin vizual və ən əsası zamanla sınaqdan keçirilmiş mexanika ilə mübahisə etmək son dərəcə problemli idi.
Ancaq ziddiyyət göz qabağında idi. Tutaq ki, hərəkət edən qatarın qabağına bir fənər bərkidilib və o, irəli parıldayır. Nyutonun fikrincə, qatarın sürəti ilə fənərdən gələn işığın toplanması lazımdır. Bu hipotetik vəziyyətdə Maksvell tənlikləri sadəcə olaraq "qırıldı". Tamamilə yeni yanaşma lazım idi.
Xüsusi Nisbilik
Nisbilik nəzəriyyəsini Eynşteynin icad etdiyinə inanmaq düzgün olmazdı. Əslində ondan əvvəl çalışmış alimlərin əsərlərinə, fərziyyələrinə müraciət etmişdir. Bununla belə, müəllif yaxınlaşıbsual digər tərəfdən və Nyuton mexanikası əvəzinə Maksvell tənliklərini "apriori doğru" kimi tanıdı.
Məşhur nisbilik prinsipinə əlavə olaraq (əslində Qalileo tərəfindən tərtib edilmişdir, lakin klassik mexanika çərçivəsində) bu yanaşma Eynşteyni maraqlı bir fikrə gətirdi: işığın sürəti dünyanın bütün çərçivələrində sabitdir. istinad. Məhz bu nəticə obyektin hərəkəti zamanı vaxt standartlarının dəyişdirilməsinin mümkünlüyü haqqında danışmağa imkan verir.
İşıq sürətinin sabitliyi
Belə görünür ki, "işığın sürəti sabitdir" ifadəsi təəccüblü deyil. Ancaq təsəvvür etməyə çalışın ki, siz dayanıb işığın sabit sürətlə sizdən uzaqlaşdığını seyr edirsiniz. Siz şüanı izləyirsiniz, lakin o, eyni sürətlə sizdən uzaqlaşmağa davam edir. Üstəlik, arxaya dönüb şüanın əks istiqamətinə uçmaqla, bir-birinizə olan məsafənizin sürətini heç bir şəkildə dəyişməyəcəksiniz!
Bu necə mümkündür? Burada zamanın genişlənməsinin relativistik təsiri haqqında söhbət başlayır. Maraqlıdır? Sonra oxuyun!
Eynşteynə görə nisbi vaxt genişlənməsi
Cismin sürəti işıq sürətinə yaxınlaşdıqda, cismin daxili vaxtı yavaşlamağa hesablanır. Əgər fərz etsək ki, bir insan günəş şüasına paralel olaraq eyni sürətlə hərəkət edir, onun üçün vaxt ümumiyyətlə qaçmağı dayandıracaq. Bir obyektin sürəti ilə əlaqəsini əks etdirən relativistik zaman genişlənməsi üçün bir düstur var.
Lakin bu məsələni araşdırarkən yadda saxlamaq lazımdır ki, heç bir kütləsi olan cisim nəzəri olaraq işıq sürətinə belə çata bilməz.
Nəzəriyyə ilə əlaqəli paradokslar
Xüsusi nisbilik elmi bir işdir və onu başa düşmək asan deyil. Bununla belə, müntəzəm olaraq saatın neçə olması sualına ictimai maraq gündəlik səviyyədə həll olunmayan paradokslar kimi görünən fikirləri doğurur. Məsələn, aşağıdakı nümunə heç bir fizika biliyi olmadan SRT ilə tanış olan insanların əksəriyyətini çaşdırır.
İki təyyarə var, biri düz uçur, ikincisi isə havaya qalxır və işıq sürətinə yaxın sürətlə qövs təsvir edərək, birinciyə çatır. Proqnozlaşdırıldığı kimi, ikinci aparatın (işığa yaxın sürətlə uçan) vaxtı birincidən daha yavaş keçdi. Bununla belə, SRT postulatına uyğun olaraq, hər iki təyyarə üçün istinad çərçivələri bərabərdir. Bu o deməkdir ki, vaxt həm bir, həm də digər cihaz üçün daha yavaş keçə bilər. Deyəsən, bu dalana dirənib. Amma…
Paradoksların həlli
Əslində bu cür paradoksların mənbəyi nəzəriyyənin mexanizminin yanlış anlaşılmasıdır. Bu ziddiyyət tanınmış spekulyativ təcrübədən istifadə etməklə həll edilə bilər.
Bizim tövləmiz var, iki qapısı tövlənin uzunluğundan bir qədər uzun və dirəkdən bir keçid təşkil edir. Dirəyi qapıdan-qapıya uzatsaq, ya bağlana bilməyəcəklər, ya da sadəcə bizim dirəyi qıracaqlar. Dirək anbara uçarsa,işıq sürətinə yaxın sürətə malik olacaq, uzunluğu azalacaq (unutmayın: işıq sürəti ilə hərəkət edən cismin uzunluğu sıfıra bərabər olacaq) və anbarın içində olduğu anda, biz bağlayıb aça bilərik. rekvizitlərimizi pozmadan qapılar.
Digər tərəfdən, təyyarə ilə nümunədə olduğu kimi, dirəyə nisbətən azalmalı olan anbardır. Paradoks təkrarlanır və görünür, çıxış yolu yoxdur - hər iki obyektin uzunluğu sinxron şəkildə azaldılır. Bununla belə, hər şeyin nisbi olduğunu unutmayın və problemi vaxtı dəyişdirərək həll edin.
Eynənliyin nisbiliyi
Dübün ön kənarı içəridə, ön qapının qabağında olanda biz onu bağlayıb aça bilərik və dirək tam tövləyə uçduğu anda arxa tərəflə də eyni şeyi edəcəyik. qapı. Deyəsən, biz bunu eyni vaxtda etmirik və təcrübə uğursuz oldu, amma burada əsas şey ortaya çıxır: xüsusi nisbilik nəzəriyyəsinə uyğun olaraq, hər iki qapının bağlanma anları eyni nöqtədə yerləşir. zaman oxu.
Bu ona görə baş verir ki, bir istinad çərçivəsində eyni vaxtda baş verən hadisələr digərində eyni vaxtda olmayacaq. Nisbi zaman genişlənməsi cisimlərin münasibətində özünü göstərir və biz Eynşteynin nəzəriyyəsinin tamamilə gündəlik ümumiləşdirilməsinə qayıdırıq: hər şey nisbidir.
Daha bir təfərrüat var: istinad sistemlərinin bərabərliyi SRT-də hər iki obyekt bərabər və düzxətli hərəkət etdikdə aktualdır. Cismlərdən biri sürətlənməyə və ya yavaşlamağa başlayan kimi onun istinad çərçivəsi unikal olurmümkündür.
Əkiz Paradoks
Relyativistik zaman genişlənməsini "sadə şəkildə" izah edən ən məşhur paradoks iki əkiz qardaşla aparılan düşüncə təcrübəsidir. Onlardan biri kosmik gəmidə işıq sürətinə yaxın sürətlə uçur, digəri isə yerdə qalır. Geri qayıdanda astronavt qardaş bildi ki, özünün 10, evdə qalan qardaşının isə 20 yaşı var.
Ümumi mənzərə oxucuya əvvəlki izahatlardan artıq aydın olmalıdır: kosmik gəmidəki qardaş üçün sürəti işıq sürətinə yaxın olduğu üçün zaman yavaşlayır; biz yerdəki qardaşa nisbətən istinad çərçivəsini qəbul edə bilmərik, çünki o, qeyri-inertial olacaq (yalnız bir qardaş həddindən artıq yüklənir).
Başqa bir şeyi qeyd etmək istərdim: opponentlər mübahisədə hansı dərəcəyə çatsalar da, fakt faktlığında qalır: zaman öz mütləq dəyərində sabit qalır. Qardaş bir kosmos gəmisində neçə il uçsa da, onun istinad çərçivəsində zaman keçdikcə tam olaraq eyni sürətlə qocalmağa davam edəcək, ikinci qardaş isə tam olaraq eyni sürətlə qocalacaq - fərq yalnız o zaman üzə çıxacaq. onlar görüşür, başqa halda deyil.
Qravitasiya vaxtının genişlənməsi
Son olaraq qeyd etmək lazımdır ki, artıq ümumi nisbilik nəzəriyyəsi ilə əlaqəli olan ikinci növ zaman genişlənməsi mövcuddur.
Hətta 18-ci əsrdə Mitchell qırmızı rəngin varlığını proqnozlaşdırmışdı.yerdəyişmə, yəni cisim güclü və zəif cazibə qüvvəsi olan ərazilər arasında hərəkət etdikdə onun üçün vaxt dəyişəcək. Laplas və Zoldnerin məsələni araşdırmaq cəhdlərinə baxmayaraq, yalnız Eynşteyn 1911-ci ildə bu mövzuda tam hüquqlu bir əsər təqdim etdi.
Bu təsir relativistik vaxt genişlənməsindən az maraqlı deyil, lakin ayrıca araşdırma tələb edir. Və bu, necə deyərlər, tamam başqa hekayədir.
