Luați în considerare două evenimente în spațiul 4: A (t1, x1, y1, z1) și B (t2, x2, y2, z2). Ele pot aparține aceluiași obiect (lansarea unei rachete pe Pământ și sosirea lui pe Marte), dar pot să apară independent unul de celălalt (o bliț pe Soare și un fulger pe Marte). Intervalul spațiu-timp sAB între aceste evenimente este cantitatea:
Este demonstrat matematic că intervalul spațiu-timp este invariabil (își păstrează valoarea) atunci când îl consideră în diferite ISO. Aceasta este: sAB = s`AB = inv La fel ca distanța absolută dintre două puncte într-un spațiu tridimensional fără timp, intervalul 4-dimensional în spațiu-timp este de asemenea absolut.
Relații cauzale între evenimente
Conform teoriei speciale a relativității lui Einstein, nici un obiect fizic nu poate călători cu o viteză care să depășească viteza luminii într-un vid, de obicei denumită c și aproximativ egală cu 300 mii km / s. Dacă ceva din această lume ar putea depăși o rază de lumină, ar duce la posibilitatea de a observa o anumită consecință, înaintea evenimentului care a cauzat-o. Ați putea, de exemplu, să citiți aceste cuvinte înainte de a fi scrise.
Echivalența masei și a energiei
Cea mai importantă consecință a SRT a fost celebra formulă Einstein despre echivalența dintre masă și energie
E = mc2 Există întotdeauna o anumită cantitate de masă corespunzătoare oricărei cantități de energie.
Tema 2.04. Teoria generală a relativității
Încă din 1687, osnovopolozh fizica nick-clasic, Newton a fost stabilit pentru con atracției universale: două corpuri punctiforme atrag reciproc, cu o forță direct proporțională cu produsul dintre pro-maselor a organismelor, și invers proporțională cu-cursa-distanța corectă dintre ele. Această lege a interacțiunii este supusă tuturor corpurilor reale ale corpului Universului, motiv pentru care legea a fost numită legea gravitației universale. Cu toate acestea, nici I. Newton, nici alți fizicieni nu au putut explica natura gravitației. Insolvabilitatea pentru această sarcină I. Newton a exprimat următoarea frază: "Nu prezint o ipoteză".
Principiul echivalenței câmpului gravitațional și a forțelor de inerție
În baza argumentelor sale, A. Einstein a pus coincidența celor două mase, cu care fizicienii se întâlnesc, rezolvând diferite probleme. Pe de o parte, masa caracterizează proprietățile inerte ale corpurilor, capacitatea lor de a contracara forțele care încearcă să schimbe starea corpurilor. Pe de altă parte, după cum sa menționat mai sus, masa determină proprietățile gravitaționale ale corpurilor, capacitatea de a atrage alte corpuri. Înaintea lui A. Einstein aceste mase nu distingau, coincidența lor era considerată evidentă. Einstein, totuși, a dat această coaptă a naturii legii, adesea este numit principiul echivalenței maselor inerțiale și gravitaționale.
Un alt Galileo în secolul al XVI-lea. a stabilit că toate corpurile, care cad în mod liber în câmpul gravitațional al Pământului, dobândesc aceeași accelerație. Aceasta este masa gravitațională a corpurilor care cad. Atunci când transportul se oprește brusc, pasagerii se mișcă înainte, în timp ce același trafic este accelerat, pasagerii sunt apăsați pe scaun. În acest caz, toate corpurile care se află în transport, indiferent de masa lor, dobândesc aceeași accelerare. În acest caz se manifestă o masă inertă. Din exemplele de mai sus, în care, la carte de-Ness se manifestă fie GRA-o greutate gravitațională sau inerțială-SY și bazate pe echivalența acestor mase, Einstein-suflare urmează face o concluzie că de obicei, dar, de asemenea, numit principiul echivalenței mișcării libere accelerația gravitațională -nievpole și mișcare în absența acestui câmp este exact în același loc, cu alte cuvinte, efectul gravitațional și mișcarea accelerată sunt una și aceeași entitate fizică, cele două manifestări ale aceluiași proces fizic. Aceasta este principala afirmație a relativității generale. Acum, să examinăm consecințele principiului de echivalență formulat mai sus. În timpul decolării cu accelerația unei nave spațiale, astronauții se confruntă cu supraîncărcări. Acest lucru este echivalent cu faptul că cosmonauturile par a fi într-un câmp gravitational mai puternic decât câmpul Pământului. Mișcarea accelerată conduce la aceleași consecințe ca și câmpul gravitațional. Pe de altă parte, cu mișcarea liberă a rachetei (motoarele sunt oprite) în jurul Pământului, toate corpurile din cabină devin fără greutate. Lor de Bodnya drop (cu nava-panglica ică), fiind în interiorul vehiculului, este imposibil de lichit liberă circulație (coasting atunci când organismul nu se aplică o forță externă), în absența câmpului gravitațional (într-un volum mic al navei este un foarte o condiție importantă, deoarece câmpul gravitațional este eliminat). Astfel, nu există nici o modalitate de a distinge starea mișcării libere de starea de cădere liberă. Cădere liberă și mișcare liberă - spune Einstein principiul său de echivalență - este același lucru!
Știm că mișcarea liberă (mișcarea prin inerție) are loc rectilinie. Dar linia dreaptă este cea mai simplă noțiune de geometrie. Astfel, stabilim în mod natural legătura dintre fizică și geometrie. În lumea noastră, noi deținem așa-numita geometrie May-euclidiene, în Coto roi de spațiu tridimensional (dreapta la stânga, sus-jos, față-spate), există doar o singură linie dreaptă care leagă două puncte de-ki, suma unghiurilor unui triunghi este întotdeauna de 180 de grade. Pe o linie dreaptă, care este cea mai scurtă distanță dintre două puncte, se propagă o rază de lumină (în care găsim din nou legătura dintre fizică și geometrie).
Dar, pe lângă geometria euclidiană, există și alte geometrii non-euclideene. Prima geommetrie non-euclidiană rusă a fost construită de matematica rusă de către rectorul Universității Kazan N. Lobachevsky (1829). Ca exemplu ilustrativ al unei "lumi", unde geometria nu este euclidiană, se poate curba lumea suprafeței sferei. Ființele bidimensionale din această lume sub linia "dreaptă" (cea mai scurtă) între două puncte ar înțelege arcul unui cerc mare, suma unghiurilor triunghiului situate pe suprafața mingii nu ar mai fi egală cu 180 de grade etc. Aceste reprezentări privind geometria pe suprafața unei mingi pot fi generalizate pe suprafețe mai complexe. Dar principalul motiv al raționamentului nostru este că geometria Euclidului este doar una dintre geometriile posibile. Și din moment ce geometria este legată de fizică, atunci, în consecință, pot exista și alte lumi, în care funcționează legi fizice mai complexe.
Și din nou, Lobachevsky a fost primul care a încercat să afle ce geometrie respectă lumea noastră. Inexactitatea măsurătorilor nu i-a permis să găsească răspunsul corect. Ideea principală a lui N. Lobachevsky (legătura dintre geometria lumii și fizică) a fost transformată în teoria sa de A. Einstein. Neomogenă-omogenitate a câmpului gravitațional, schimbându-l de la un punct la altul Einstein a explicat pas paradoxi- cal: geometria lumii fizice nu este euclidiană, iar-un singur obiect fizic -gra-gravitaționale camp-nu-susches tvuet, nu și nici o forță povară-TION. Iar mișcarea, pe care noi o numim în continuare liberă toamnă, este de fapt o mișcare liberă de-a lungul celei mai scurte linii (geodezice) din această lume non-euclidiană.
În acest loc al raționamentului nostru ar trebui să spunem că pentru a descrie orice proces fizic, inclusiv mișcarea liberă, este necesar să se acorde nu numai coordonate spațiale, ci și timp. Din acest punct de vedere, lumea noastră nu este de trei, ci de patru-dimensională. Adevărat, timpul, spre deosebire de coordonatele spațiale, se poate schimba numai din trecut în viitor. Legătura dintre fizică și geometrie se manifestă prin faptul că nu numai lumea spațială poate fi non-euclidiană, dar evoluția timpului în diferite puncte ale spațiului poate fi diferită.
Acum, să stabilim ce depinde geometria lumii. Pentru a face acest lucru, hai să facem o scurtă plimbare cu noțiunile fizice de spațiu și timp. Spațiul, conform lui Newton, este o "cutie", în loc de toată viața, există independent de corpurile și fenomenele care apar în "cutie". Timpul este durata proceselor (fenomenelor), în întreaga lume există un singur (lume) timp, cursul său nu depinde nici de localizarea ceasului, nici de natura proceselor. Spațiul și timpul nu sunt legate între ele, nu se afectează reciproc. Formulăm pe scurt ceea ce este nou, pe care Einstein la introdus în această problemă în teoria sa specială de relativitate. Sa constatat că nu pot fi descoperite naturale TVA descriu fenomenul spațial-temporală Saniye a momentului, atunci Facultatea din punct de vedere in fizica a fost introdus, dar ideea că lumea noastră are patru măsurabil-reniu (trei spațiale și una temporală). Deoarece fundamentul relativitatea era polo soții postulat constan viteza luminii într-un mediu omogen și izotrop (aceeași-ing în toate punctele și în toate direcțiile), un maxi-minimalitate (maxim) în vid și independența vitezei surselor de mișcare vorbită de lumină și observator, apoi urmează imediat-Dov, că, la diferite momente de timp, spațiu curge diferit (prin definiție, este numeric egală cu viteza de cursa în picioare decalaj în timp, nici trecerea acestei contrastimula permanente a trecut-poartă, în cazul în care modificările distribuite -being între evenimente pentru observatori diferiți, iar intervalele trebuie să varieze, dar în acest caz viteza luminii în vid poate fi întotdeauna aceeași valoare). În teoria specială a relativității, ca în teoria lui Newton, spațiul este un rozător și izotrop, iar timpul curge din trecut în viitor. Mai mult decât atât, Einstein nu ia în considerare faptul că, în realitate, în apropierea maselor gravitaționale, proprietățile spațiului (și timpului) nu posedă proprietățile indicate. Și astfel, pentru a ține cont de influența asupra proprietăților spațiului și a timpului de masă gravitațională, Einstein a construit o teorie generală a relativității. Geometria Euclidului și, în consecință, proprietățile spațiului și timpului variază în apropierea corpurilor masive.
Tot ceea ce sa spus mai sus rezultă din ecuațiile pe care Einstein le-a obținut în teoria sa.
În 1922godu Leningrad matematicianul A. Friedman re-cusute ecuația și a primit un rezultat izbitoare: viitorul nostru previzibil lumea nu poate rămâne statică. starea de echilibru, trebuie să se extindă sau să se contracteze. Totul depinde de densitatea medie a materiei din univers. În prezent, nu există date fiabile privind densitatea medie a materiei în lume. În 1929, un astronom american Hubble a descoperit că stelele îndepărtate de la noi "fug", lumea se extinde. Cu toate acestea, în cazul în care lumea se extinde, este posibil să se dez-conta cât de multe timp-Ass a început această extensie, atunci când problema a fost skontsen-Update relativ resturi de ma-volum, când a fost ceea ce a fost numit „Big Bang“. Această idee a fost exprimată pentru prima dată de compatriotul nostru G. Gamow. Ecuațiile Einstein prezică existența "undelor gravitaționale". Până în prezent, lupii gravitaționali nu au fost detectați experimental. În GTR au fost prezise asa - Vai stele neutronice, care, datorită puternice GRA-o interacțiunile gravitaționale atomi au fost „HN turtita“ electroni „escamotate“, în miez și, la conectarea cu pozitiv perceput pro-tonuri care alcătuiesc miezurile, le-au transformat în particule neutre neutre (de aici numele acestor stele).
comprimarea ulterioară a stelei poate face să „conta Lapsoj“ reducerea -katastroficheskomu dimensiunea și pre-rotație în așa-numita „gaura neagră“. Astfel de la titlul vine de la faptul că în jurul valorii de „gaura neagră“ pro-spațiu-timp dobândit astfel de proprietăți, cum ar „Cree-curbură“, că nici un semnal nu poate părăsi o astfel de stea, într-adevăr devine invizibil - „gaură neagră“ în univers. Și totuși, "gaura neagră" poate fi detectată de influența ei puternică asupra mișcării altor corpuri cerești.
Dovezi empirice ale GR:
Abaterea razei în câmpul gravitațional a fost prezisă de GR.
Curbură ar trebui să fie experimentată de o rază care trece în apropierea Soarelui. Acest efect, după cum a scris Einstein, poate fi detectat prin observarea poziției stelelor în timpul unei eclipse solare. În 1919, expedițiile științifice ale Societății Regale din Londra, destinate studierii eclipsei solare, au confirmat corectitudinea acestei afirmații. (Einstein ia scris lui Planck: "Fătul mi-a dat milă, mi-a permis să trăiesc până în ziua de azi").
Frecvența luminii aflate sub acțiunea câmpului gravitațional ar trebui să treacă la valori mai mici.
Ca urmare a acestui efect, liniile spectrului solar ar trebui să treacă spre roșu, în comparație cu spectrele surselor terestre corespunzătoare.
Într-adevăr, o schimbare roșie în spectrele corpurilor cerești a fost descoperită în 1923-26. în timp ce studiaza Soarele, și în 1925 în timp ce studiaza satelitul lui Sirius. Toate acestea au fost o confirmare convingătoare a GR.
colaps gravitational - un obiect de compresie Astrophysical hidrodinamic sub propriile sale forțe gravitaționale, ceea ce duce la o reducere semnificativă a dimensiunii sale. Pentru dezvoltarea colapsului gravitațional necesar pentru a forțelor de presiune sau absente la toate, sau, cel puțin, nu au fost suficiente pentru a contracara forțele de gravitație. Colapsul gravitațional apare în cele două etape extreme ale evoluției stelelor. În primul rând, nașterea unei stele începe cu un colaps gravitațional al unui nor de gaz si praf din care stele formează, și în al doilea rând, unele stele se încheie evoluția lor prin colaps gravitațional, se deplasează în același timp, la starea finală a unei stele neutronice sau o gaură neagră.
Colapsul gravitațional este o consecință a încetării reacțiilor termonucleare în regiunea centrală a stelei, adică o consecință a încălcării echilibrului său termic și apoi hidrostatic (mecanic).
Ecuația de echilibru hidrostatic medie pentru stele ca un întreg are forma:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: