1905-ci ildə Albert Eynşteyn öz nisbilik nəzəriyyəsini nəşr etdi və bu nəzəriyyə ətrafımızdakı dünya haqqında elm anlayışını bir qədər dəyişdirdi. Onun fərziyyələrinə əsaslanaraq, relativistik kütlə üçün düstur alındı.
Xüsusi Nisbilik
Məsələ ondadır ki, bir-birinə nisbətən hərəkət edən sistemlərdə istənilən proseslər bir qədər fərqli şəkildə gedir. Xüsusilə, bu, məsələn, sürətin artması ilə kütlənin artması ilə ifadə edilir. Sistemin sürəti işıq sürətindən çox azdırsa (υ << c=3 108), onda bu dəyişikliklər praktiki olaraq nəzərə çarpmayacaq, çünki onlar sıfıra meyl edəcəklər. Lakin hərəkət sürəti işıq sürətinə yaxın olarsa (məsələn, onun onda birinə bərabərdir), onda bədən kütləsi, onun uzunluğu və hər hansı bir prosesin vaxtı kimi göstəricilər dəyişəcəkdir. Aşağıdakı düsturlardan istifadə edərək, bu dəyərləri relativistik hissəciyin kütləsi daxil olmaqla, hərəkət edən istinad çərçivəsində hesablamaq mümkündür.
Burada l0, m0 və t0 - bədən uzunluğu, onun kütləsi və stasionar sistemdə proses vaxtı və υ obyektin sürətidir.
Eynşteynin nəzəriyyəsinə görə, heç bir cisim işıq sürətindən daha sürətli sürətlənə bilməz.
İstirahət kütləsi
Relyativistik zərrəciyin sükunət kütləsi məsələsi məhz nisbilik nəzəriyyəsində cismin və ya hissəciyin kütləsi sürətdən asılı olaraq dəyişməyə başlayanda ortaya çıxır. Müvafiq olaraq, istirahət kütləsi ölçmə anında istirahətdə olan (hərəkət olmadıqda) bədənin kütləsidir, yəni sürəti sıfırdır.
Cismin relativistik kütləsi hərəkəti təsvir edən əsas parametrlərdən biridir.
Uyğunluq prinsipi
Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsinin ortaya çıxmasından sonra bir neçə əsrlər boyu istifadə edilən Nyuton mexanikasının bəzi təftişi tələb olundu ki, bu da işıq sürəti ilə müqayisə edilə bilən sürətlə hərəkət edən istinad sistemlərini nəzərdən keçirərkən artıq istifadə edilə bilməzdi. Buna görə də, Lorentz çevrilmələrindən istifadə edərək dinamikanın bütün tənliklərini dəyişdirmək lazım idi - inertial istinad sistemləri arasında keçid zamanı cismin və ya nöqtənin və prosesin koordinatlarının dəyişməsi. Bu çevrilmələrin təsviri hər bir inertial istinad sistemində bütün fiziki qanunların bərabər və bərabər işləməsinə əsaslanır. Beləliklə, təbiət qanunları heç bir şəkildə istinad çərçivəsinin seçimindən asılı deyil.
Lorentz çevrilmələrindən yuxarıda təsvir olunan və α hərfi adlanan relativistik mexanikanın əsas əmsalı ifadə edilir.
Uyğunluq prinsipinin özü olduqca sadədir - burada deyir ki, hər hansı yeni nəzəriyyə müəyyən bir halda eyni nəticələr verəcəkdir.əvvəlki. Konkret olaraq, relativistik mexanikada bu, işıq sürətindən çox az olan sürətlərdə klassik mexanikanın qanunlarından istifadə edilməsi ilə əks olunur.
Relyativistik hissəcik
Relyativistik hissəcik işıq sürəti ilə müqayisə olunan sürətlə hərəkət edən hissəcikdir. Onların hərəkəti xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi ilə təsvir edilmişdir. Hətta bir qrup hissəciklər var ki, onların mövcudluğu yalnız işıq sürəti ilə hərəkət etdikdə mümkündür - bunlar kütləsiz və ya sadəcə kütləsiz hissəciklər adlanır, çünki istirahətdə onların kütləsi sıfırdır, buna görə də bunlar qeyri-də analoqu olmayan unikal hissəciklərdir. -relativistik, klassik mexanika.
Yəni relativistik hissəciyin qalan kütləsi sıfır ola bilər.
Zərrəciyin kinetik enerjisini aşağıdakı düsturla ifadə olunan enerji ilə müqayisə etmək olarsa, onu relativistik adlandırmaq olar.
Bu düstur tələb olunan sürət şəraitini müəyyən edir.
Zərrəciyin enerjisi onun istirahət enerjisindən də böyük ola bilər - bunlara ultrarelativistik deyilir.
Belə hissəciklərin hərəkətini təsvir etmək üçün ümumi halda kvant mexanikasından və daha geniş təsvir üçün kvant sahə nəzəriyyəsindən istifadə olunur.
Görünüş
Oxşar hissəciklər (həm relyativistik, həm də ultrarelativistik) təbii formada yalnız kosmik şüalanmada, yəni mənbəyi Yerdən kənarda olan, elektromaqnit təbiətli şüalanmada mövcuddur. Onlar insan tərəfindən süni şəkildə yaradılmışdır.xüsusi sürətləndiricilərdə - onların köməyi ilə bir neçə onlarla növ hissəciklər tapıldı və bu siyahı daim yenilənir. Belə bir qurğu, məsələn, İsveçrədə yerləşən Böyük Adron Kollayderidir.
β-parçalanma zamanı meydana çıxan elektronlar da bəzən onları relativistik kimi təsnif etmək üçün kifayət qədər sürətə çata bilir. Elektronun relativistik kütləsini göstərilən düsturlardan istifadə etməklə də tapmaq olar.
Kütlə anlayışı
Nyuton mexanikasında kütlə bir neçə məcburi xüsusiyyətə malikdir:
- Cismlərin qravitasiya cazibəsi onların kütləsindən yaranır, yəni birbaşa ondan asılıdır.
- Bədənin kütləsi istinad sisteminin seçimindən asılı deyil və dəyişdikdə dəyişmir.
- Cismin ətaləti onun kütləsi ilə ölçülür.
- Əgər bədən heç bir prosesin baş vermədiyi və qapalı sistemdədirsə, onun kütləsi praktiki olaraq dəyişməyəcək (bərk cisimlər üçün çox yavaş olan diffuziya ötürülməsi istisna olmaqla).
- Mürəkkəb cismin kütləsi onun ayrı-ayrı hissələrinin kütlələrindən ibarətdir.
Nisbilik Prinsipləri
Qaliley nisbilik prinsipi
Bu prinsip relativistik olmayan mexanika üçün tərtib edilib və aşağıdakı kimi ifadə edilir: sistemlərin istirahətdə olub-olmamasından və ya hər hansı bir hərəkət edib-etməməsindən asılı olmayaraq, onlarda bütün proseslər eyni şəkildə gedir.
Eynşteynin nisbilik prinsipi
Bu prinsip iki postulata əsaslanır:
- Qalileonun nisbilik prinsipibu halda da istifadə olunur. Yəni istənilən CO-da təbiətin bütün qanunları eyni şəkildə işləyir.
- İşığın sürəti işıq mənbəyinin və ekranın (işıq qəbuledicisi) sürətindən asılı olmayaraq, tamamilə həmişə və bütün istinad sistemlərində eynidir. Bu faktı sübut etmək üçün ilkin ehtimalı tam təsdiqləyən bir sıra təcrübələr aparıldı.
Relyativistik və Nyuton mexanikasında kütlə
Nyuton mexanikasından fərqli olaraq, relativistik nəzəriyyədə kütlə materialın miqdarının ölçüsü ola bilməz. Bəli və relativistik kütlənin özü daha geniş şəkildə müəyyən edilir və məsələn, kütləsiz hissəciklərin mövcudluğunu izah etməyə imkan verir. Relyativistik mexanikada kütləyə deyil, enerjiyə xüsusi diqqət yetirilir - yəni hər hansı cismi və ya elementar zərrəciyi müəyyən edən əsas amil onun enerjisi və ya impulsudur. İmpuls aşağıdakı düsturdan istifadə etməklə tapıla bilər
Lakin zərrəciyin qalan kütləsi çox mühüm xarakteristikadır - onun qiyməti çox kiçik və qeyri-sabit ədəddir, ona görə də ölçmələrə maksimum sürətlə və dəqiqliklə yanaşılır. Hissəciyin qalan enerjisini aşağıdakı düsturdan istifadə etməklə tapmaq olar
- Nyuton nəzəriyyələrinə bənzər, təcrid olunmuş sistemdə cismin kütləsi sabitdir, yəni zamanla dəyişmir. Bir CO-dan digərinə keçərkən də dəyişmir.
- Ətalətin heç bir ölçüsü yoxdurhərəkət edən bədən.
- Hərəkət edən cismin relativistik kütləsi ona cazibə qüvvələrinin təsiri ilə müəyyən edilmir.
- Cismin kütləsi sıfırdırsa, o, işıq sürəti ilə hərəkət etməlidir. Bunun əksi doğru deyil - yalnız kütləsiz hissəciklər işıq sürətinə çata bilməz.
- Relyativistik hissəciyin ümumi enerjisi aşağıdakı ifadədən istifadə etməklə mümkündür:
Kütlənin təbiəti
Elmdə bir müddətə qədər hər hansı zərrəciyin kütləsinin elektromaqnit təbiəti ilə bağlı olduğuna inanılırdı, lakin indi məlum olub ki, bu yolla onun yalnız kiçik bir hissəsini - əsasını izah etmək olar. qatqısı gluonlardan yaranan güclü qarşılıqlı təsirlərin təbiəti ilə edilir. Lakin bu üsul təbiəti hələ aydınlaşdırılmamış onlarla hissəciklərin kütləsini izah edə bilməz.
Relativistik kütlə artımı
Yuxarıda təsvir edilən bütün teorem və qanunların nəticəsi kifayət qədər başa düşülən, lakin təəccüblü bir proseslə ifadə oluna bilər. Əgər bir cisim digərinə nisbətən istənilən sürətlə hərəkət edirsə, onda onun parametrləri və daxilindəki cisimlərin parametrləri, ilkin cisim sistemdirsə, dəyişir. Əlbəttə ki, aşağı sürətlərdə bu, praktiki olaraq nəzərə çarpmayacaq, lakin bu təsir hələ də davam edəcək.
Sadə bir misal göstərmək olar - digəri 60 km/saat sürətlə hərəkət edən qatarda vaxtın tükənməsi. Sonra aşağıdakı düstura uyğun olaraq parametr dəyişmə əmsalı hesablanır.
Bu düstur yuxarıda da təsvir edilmişdir. Bütün məlumatları ona əvəz etməklə (c ≈ 1 109 km/saat üçün) aşağıdakı nəticəni əldə edirik:
Aydındır ki, dəyişiklik çox kiçikdir və saatı nəzərə çarpacaq şəkildə dəyişmir.
