Klasična fizika meni, da bo vsak opazovalec, ne glede na lokacijo, prejel enake rezultate pri meritvah časa in obsega. Načelo relativnosti pravi, da lahko opazovalci dobijo različne rezultate, takšna izkrivljanja pa imenujemo "relativistični učinki". Ko se približuje svetlobni hitrosti, se Newtonova fizika premakne vstran.
Svetlobna hitrost
Znanstvenik A. Michelson, ki je izmeril hitrost svetlobe leta 1881, je ugotovil, da ti rezultati ne bodo odvisni od hitrosti, s katero se premika vir sevanja. Skupaj z E. V. Morley Michelson je leta 1887 izvedel še en poskus, po katerem je vsemu svetu postalo jasno: ne glede na to, v katero smer se meritev, je hitrost svetlobe povsod in vedno enaka. Rezultati teh študij so bili v nasprotju s zamislimi takratne fizike, saj če se svetloba giblje v določenem mediju (eter) in se planet giblje v istem mediju, meritve v različnih smereh ne morejo biti enake.
Pozneje je francoski matematik, fizik in astronom Jules Henri Poincaré postal eden od utemeljiteljev teorije relativnosti. Razvil je Lorentzovo teorijo, po kateri obstoječeeter je negiben, zato hitrost svetlobe glede nanj ni odvisna od hitrosti vira. V gibljivih referenčnih okvirih se izvajajo Lorentzovi transformacije in ne Galilejeve (galilejeve transformacije, ki so bile do takrat sprejete v Newtonovi mehaniki). Od zdaj naprej so Galilejeve transformacije postale poseben primer Lorentzove transformacije, ko se premaknete na drug inercialni referenčni okvir pri nizki (v primerjavi s svetlobno hitrostjo) hitrosti.
ukinitev etra
Relativistični učinek krčenja dolžine, imenovan tudi Lorentzova kontrakcija, je, da bodo za opazovalca imeli predmeti, ki se premikajo glede nanj, krajšo dolžino.
Albert Einstein je pomembno prispeval k teoriji relativnosti. Popolnoma je ukinil izraz "eter", ki je bil do takrat prisoten v sklepanju in izračunih vseh fizikov, vse pojme o lastnostih prostora in časa pa je prenesel v kinematiko..
Po objavi Einsteinovega dela Poincaré ni samo nehal pisati znanstvenih člankov na to temo, ampak tudi v nobenem delu ni omenil imena svojega kolega, razen v edinem primeru sklicevanja na teorijo fotoelektrični učinek. Poincare je še naprej razpravljal o lastnostih etra in odločno zanikal kakršne koli Einsteinove objave, hkrati pa se je do največjega znanstvenika obnašal s spoštovanjem in mu celo dal briljantno pričevanje, ko je uprava Visoke politehnične šole v Zürichu želela povabiti Einsteina. postati profesor na izobraževalni ustanovi.
Relativnost
Tudi mnogi od tistih, ki so popolnoma skregani s fiziko in matematiko, vsaj na splošno, kaj je teorija relativnosti, ker je morda najbolj znana znanstvena teorija. Njeni postulati uničujejo običajne predstave o času in prostoru, in čeprav vsi šolarji študirajo relativnostno teorijo, ni dovolj le poznati formule, da bi jo razumeli v celoti.
Učinek dilatacije časa je bil preizkušen v poskusu z nadzvočnim letalom. Natančne atomske ure na krovu so po vrnitvi začele zaostajati za delček sekunde. Če sta dva opazovalca, od katerih eden miruje, drugi pa se premika z določeno hitrostjo glede na prvega, bo čas za opazovalca, ki miruje, šel hitreje, za premikajoči se predmet pa bo minuta trajala malo. dlje. Če pa se premikajoči opazovalec odloči, da se vrne in preveri čas, se bo izkazalo, da njegova ura kaže malo manj kot prva. To pomeni, da je prepotoval veliko večjo razdaljo na lestvici prostora, med premikanjem je "živel" manj časa.
Relativistični učinki v življenju
Mnogi verjamejo, da je relativistične učinke mogoče opaziti le, ko je svetlobna hitrost dosežena ali se ji približa, in to je res, vendar jih lahko opazujete ne samo z razpršitvijo svoje vesoljske ladje. Na straneh znanstvene revije Physical Review Letters lahko preberete o teoretičnem delu švedskegaznanstveniki. Zapisali so, da so relativistični učinki prisotni tudi v preprostem avtomobilskem akumulatorju. Proces je možen zaradi hitrega gibanja elektronov svinčevih atomov (mimogrede, ti so vzrok za večino napetosti na sponkah). To tudi pojasnjuje, zakaj kljub podobnosti med svincem in kositrom kositrne baterije ne delujejo.
Fancy Metals
Hitrost vrtenja elektronov v atomih je precej nizka, zato relativnostna teorija preprosto ne deluje, vendar obstaja nekaj izjem. Če se premikate vedno dlje po periodnem sistemu, postane jasno, da je v njem kar nekaj elementov, težjih od svinca. Velika masa jeder je uravnotežena s povečanjem hitrosti elektronov in se lahko celo približa hitrosti svetlobe.
Če ta vidik obravnavamo s strani teorije relativnosti, postane jasno, da morajo imeti elektroni v tem primeru ogromno maso. To je edini način za ohranitev kotnega momenta, vendar se bo orbitala skrčila vzdolž polmera, in to je res opaziti pri atomih težkih kovin, vendar se orbitale "počasnih" elektronov ne spremenijo. Ta relativistični učinek opazimo pri atomih nekaterih kovin v s-orbitalah, ki imajo pravilno, sferično simetrično obliko. Verjame se, da ima živo srebro tekoče agregacijsko stanje pri sobni temperaturi kot rezultat teorije relativnosti.
Vesoljska potovanja
Predmeti v vesolju so drug od drugegana velikih razdaljah in tudi pri premikanju s svetlobno hitrostjo bo trajalo zelo dolgo, da jih premagamo. Na primer, da bo vesoljsko plovilo s svetlobno hitrostjo doseglo Alpha Centauri, najbližjo zvezdo, bo trajalo štiri leta, da bi doseglo našo sosednjo galaksijo, Veliki Magellanov oblak, pa 160.000 let.
Še vedno je možno leteti do Alpha Centauri in nazaj, ker bo trajalo le osem let, za prebivalce ladje, ki čutijo učinek časovne dilatacije, pa bo to obdobje precej krajše, Ko se bodo astronavti vrnili s potovanja v sosednjo galaksijo, bodo ugotovili, da je v njihovem rodnem planetu minilo tristo dvajset tisoč let in je človeška civilizacija morda že zdavnaj prenehala obstajati. Tako relativistični učinki ljudem omogočajo potovanje skozi čas. To velja za enega glavnih problemov raziskovanja vesolja, kajti kaj je smisel osvajanja vesolja, če se ne da vrniti?
Druge dejavnosti
Poleg znamenite časovne dilatacije obstaja tudi relativistični Dopplerjev učinek, po katerem, če se izvor valov začne premikati, bo opazovalec valove, ki se širijo proti temu gibanju, zaznal kot "stisnjene", proti odstranitvi pa se bo valovna dolžina povečala.
Ta pojav je značilen za vse valove, zato ga lahko opazimo na primeru zvoka v vsakdanjem življenju. Zmanjšanje zvočnega vala človeško uho zazna kot povečanje tona. torejko se od daleč sliši signal vlaka ali avtomobila, je nižji, in če vlak gre mimo opazovalca, medtem ko oddaja zvok, bo njegova višina v trenutku približevanja višja, a takoj, ko se predmeti izenačijo in vlak se začne odmikati, bo ton močno postal nižji in naprej se bo nadaljeval na nižjih notah.
Ti relativistični učinki so posledica klasičnega analoga spremembe frekvence, ko se sprejemnik in vir premikata, pa tudi relativistične časovne dilatacije.
O magnetizmu
Med drugim sodobni fiziki vse pogosteje razpravljajo o magnetnem polju kot o relativističnem učinku. Po tej razlagi magnetno polje ni samostojna fizična materialna entiteta, niti ni ena od manifestacij elektromagnetnega polja. Magnetno polje je z vidika teorije relativnosti le proces, ki se zgodi v prostoru okoli točkovnih nabojev zaradi prenosa električnega polja.
Zagovorniki te teorije verjamejo, da če bi bila C (hitrost svetlobe v vakuumu) neskončna, bi bilo tudi širjenje interakcij v hitrosti neomejeno in posledično ne bi prišlo do nobenih manifestacij magnetizma.
