Hvad Er Relativitet?

{h1}

Einsteins teori revolutionerede, hvordan vi ser tid, rum, tyngdekraft og rumskibslygter.

Albert Einstein var berømt for mange ting, men hans største hjernebarn er relativitetsteorien. Det for altid ændrede vores forståelse af rum og tid.

Hvad er relativitet? Succinkt set er det tanken om, at fysikkens love er de samme overalt. Vi her på jorden adlyder de samme love af lys og tyngdekraften som nogen i et fjernt hjørne af universet.

Universitetet i fysik betyder, at historien er provinsielt. Forskellige seere vil se timingen og afstanden mellem begivenhederne forskelligt. Hvad for os er en million år kan bare være et blinke for øjnene for nogen, der flyver i en raket med høj hastighed eller falder i et sort hul.

Det er alt relativt.

Særlig relativitet

Einsteins teori er opdelt i speciel og generel relativitet.

Særlig relativitet kom først og er baseret på lysets hastighed, der er konstant for alle. Det kan virke simpelt nok, men det har vidtrækkende konsekvenser.

Einstein kom til denne konklusion i 1905, efter at eksperimentelle beviser viste, at lysets hastighed ikke ændrede sig, da jorden svingede rundt om Solen.

Dette resultat var overraskende for fysikere, fordi hastigheden af ​​de fleste andre ting afhænger af hvilken retning observatøren bevæger sig. Hvis du kører din bil ved siden af ​​en jernbanespor, vil et tog, der kommer til dig, synes at bevæge sig meget hurtigere end hvis du vendte dig om og fulgte det i samme retning.

Einstein sagde, at alle observatører vil måle lysets hastighed til 186.000 miles per sekund, uanset hvor hurtigt og hvilken retning de bevæger sig.

Denne maksimale opfordrede komikeren Stephen Wright til at spørge: "Hvis du er i et rumskib, der rejser med lysets hastighed, og du tænder forlygterne, sker der noget?"

Svaret er, at forlygterne tændes normalt, men kun ud fra et persons indblik i rumskibet. For nogen der står uden for at se skibet flyve forbi, ser strålelysene ikke på at tænde: lyset kommer ud, men det tager en evighed for bjælkerne at komme foran rumskibet.

Disse modstridende versioner opstår, fordi linealer og ure - de ting der markerer tid og rum - ikke er de samme for forskellige observatører. Hvis lysets hastighed skal holdes konstant som Einstein sagde, så kan tid og rum ikke være absolutte; de skal være subjektive.

For eksempel vil et 100 fods rumskib rejse 99,99 procent lysets hastighed vises en fod lang til en stationær observatør, men den forbliver normal længde for dem om bord.

Måske endda weirder, tiden går langsommere jo hurtigere man går. Hvis en tvilling rider i hastighedsrumskibet til en fjern stjerne og derefter kommer tilbage, bliver hun yngre end sin søster, der blev på jorden.

Massen afhænger også af hastigheden. Jo hurtigere et objekt bevæger sig, jo mere massive bliver det. Faktisk kan ingen rumskib nogensinde nå 100 procent af lysets hastighed, fordi dets masse vil vokse til uendelig.

Dette forhold mellem masse og hastighed udtrykkes ofte som et forhold mellem masse og energi: E = mc ^ 2, hvor E er energi, m er masse og c er lysets hastighed.

Generel relativitet

Einstein var ikke færdig med at forstyrre vores forståelse af tid og rum. Han fortsatte med at generalisere sin teori ved at inkludere acceleration og fandt, at dette fordrejede form af tid og rum.

At holde fast ved ovenstående eksempel: Forestill rumskibets hastighed ved at skyde dens thrusters. De om bord vil holde sig til jorden, som om de var på jorden. Einstein hævdede, at den kraft, vi kalder tyngdekraft, ikke kan skelnes fra at være i et accelererende skib.

Dette var i sig selv ikke så revolutionerende, men da Einstein udarbejdede den komplekse matematik (det tog ham 10 år) opdagede han, at rum og tid er buet nær et massivt objekt, og denne krumning er det, vi oplever som tyngdekraften.

Det er vanskeligt at se den genererede relativitets buede geometri, men hvis man tænker på rumtiden som en slags stof, strækker en massiv genstand det omgivende stof således, at alt forbi nærliggende ikke længere følger en lige linje.

Ligningernes generelle relativitet forudsiger et antal fænomener, hvoraf mange er blevet bekræftet:

  • bøjning af lys omkring massive genstande (gravitationslinsering)
  • en langsom udvikling i planetens kredsløb Mercury (perihelion precession)
  • frame trækker plads-tid omkring roterende legemer
  • svækkelse af lyset undslippe tyngdekraftens træk (tyngdekraften redshift)
  • fremskynde i rotationsperioderne for binære stjerner og pulsarer
  • gravitationsbølger (krusninger i rumtids stof) forårsaget af kosmiske smashups
  • eksistensen af ​​sorte huller, der fælder alt inklusive lys

Vridningen af ​​rumtiden omkring et sort hul er mere intens end noget andet sted. Hvis den rumfarvede tvilling faldt i et sort hul, ville hun blive strakt ud som spaghetti.

Heldigvis for hende ville det hele være forbi om få sekunder. Men hendes søster på Jorden ville aldrig se det ende og så på hendes stakkels søster, der steg trinvist mod det sorte hul over universets alder.

Følg livets små mysterier på Twitter @llmysteries. Vi er også på Facebook og Google+.


Video Supplement: En ultrakort introduktion til speciel relativitetsteori.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com