Klasická fyzika je toho názoru, že každý pozorovatel, bez ohledu na místo, obdrží stejné výsledky při měření času a rozsahu. Princip relativity říká, že pozorovatelé mohou získat různé výsledky a taková zkreslení se nazývají „relativistické efekty“. Když se přiblíží rychlosti světla, newtonovská fyzika se posune stranou.
Rychlost světla
Vědec A. Michelson, který v roce 1881 změřil rychlost světla, si uvědomil, že tyto výsledky nebudou záviset na rychlosti, kterou se zdroj záření pohybuje. Společně s E. V. Morley Michelson v roce 1887 provedl další experiment, po kterém bylo celému světu jasné: bez ohledu na to, kterým směrem se měření provádí, rychlost světla je všude a vždy stejná. Výsledky těchto studií byly v rozporu s myšlenkami tehdejší fyziky, protože pokud se světlo pohybuje v určitém médiu (éter) a planeta se pohybuje ve stejném médiu, měření v různých směrech nemohou být stejná.
Později se francouzský matematik, fyzik a astronom Jules Henri Poincaré stal jedním ze zakladatelů teorie relativity. Vypracoval Lorentzovu teorii, podle níž existujícíéter je nehybný, takže rychlost světla vůči němu nezávisí na rychlosti zdroje. V pohyblivých vztažných soustavách se provádějí Lorentzovy transformace, nikoli Galileovské (Galileovy transformace přijímané do té doby v newtonovské mechanice). Od nynějška se galileovské transformace staly zvláštním případem Lorentzových transformací, když se pohybují do jiné inerciální vztažné soustavy nízkou (ve srovnání s rychlostí světla) rychlostí.
Zrušení éteru
Relativistický efekt kontrakce délky, nazývaná také Lorentzova kontrakce, spočívá v tom, že pro pozorovatele budou mít objekty pohybující se vzhledem k němu kratší délku.
Albert Einstein významně přispěl k teorii relativity. Zcela zrušil termín jako „éter“, který byl do té doby přítomen v úvahách a výpočtech všech fyziků, a všechny pojmy o vlastnostech prostoru a času přenesl do kinematiky.
Po zveřejnění Einsteinovy práce Poincaré nejen přestal psát vědecké práce na toto téma, ale také neuvedl jméno svého kolegy v žádné ze svých prací, kromě jediného případu odkazu na teorii fotoelektrický jev. Poincare pokračoval v diskuzi o vlastnostech éteru, kategoricky popíral jakékoli Einsteinovy publikace, ačkoli se zároveň k největšímu vědci choval s úctou a dokonce mu poskytl brilantní svědectví, když správa Vyšší polytechnické školy v Curychu chtěla Einsteina pozvat stát se profesorem na vzdělávací instituci.
Relativita
Dokonce i mnozí z těch, kteří jsou zcela v rozporu s fyzikou a matematikou, alespoň v obecné rovině, co je teorie relativity, protože je možná nejslavnější z vědeckých teorií. Její postuláty ničí běžné představy o čase a prostoru, a přestože všichni školáci studují teorii relativity, k jejímu úplnému pochopení nestačí jen znát vzorce.
Účinek dilatace času byl testován v experimentu s nadzvukovým letadlem. Přesné atomové hodiny na palubě začaly po návratu zaostávat o zlomek vteřiny. Pokud jsou dva pozorovatelé, z nichž jeden stojí a druhý se pohybuje určitou rychlostí vzhledem k prvnímu, čas pro pozorovatele, který stojí, poběží rychleji a pro pohybující se objekt bude minuta trvat o něco déle. delší. Pokud se však pohybující se pozorovatel rozhodne vrátit a zkontrolovat čas, ukáže se, že jeho hodinky ukazují o něco méně než ty první. To znamená, že poté, co cestoval mnohem větší vzdálenost v měřítku vesmíru, "žil" méně času při pohybu.
Relativistické účinky v životě
Mnozí věří, že relativistické efekty lze pozorovat pouze tehdy, když je rychlost světla dosažena nebo se k ní blíží, a to je pravda, ale můžete je pozorovat nejen rozptýlením vaší vesmírné lodi. Na stránkách vědeckého časopisu Physical Review Letters si můžete přečíst o teoretické práci Švédůvědci. Napsali, že relativistické efekty jsou přítomny i v jednoduché autobaterii. Proces je možný díky rychlému pohybu elektronů atomů olova (mimochodem jsou příčinou většiny napětí ve svorkách). To také vysvětluje, proč navzdory podobnosti mezi olovem a cínem baterie na bázi cínu nefungují.
Fancy Metals
Rychlost rotace elektronů v atomech je poměrně nízká, takže teorie relativity prostě nefunguje, ale existují výjimky. Pokud se pohybujete dále a dále po periodické tabulce, je jasné, že v ní je poměrně dost prvků těžších než olovo. Velká hmota jader je vyvážena zvýšením rychlosti elektronů a může se dokonce přiblížit rychlosti světla.
Pokud tento aspekt zvážíme ze strany teorie relativity, je jasné, že elektrony v tomto případě musí mít obrovskou hmotnost. To je jediný způsob, jak zachovat moment hybnosti, ale orbital se bude smršťovat podél poloměru, a to je skutečně pozorováno u atomů těžkých kovů, ale orbitaly "pomalých" elektronů se nemění. Tento relativistický efekt je pozorován u atomů některých kovů v s-orbitalech, které mají pravidelný, sféricky symetrický tvar. Předpokládá se, že je to v důsledku teorie relativity, že rtuť má kapalný stav agregace při pokojové teplotě.
Vesmírné cestování
Objekty ve vesmíru jsou od sebe navzájemna obrovské vzdálenosti a i při pohybu rychlostí světla bude jejich překonání trvat velmi dlouho. Například k dosažení Alfa Centauri, k nám nejbližší hvězdě, bude kosmické lodi s rychlostí světla trvat čtyři roky a dosažení naší sousední galaxie, Velkého Magellanova mračna, to bude trvat 160 000 let.
Stále je možné letět na Alfa Centauri a zpět, protože to bude trvat jen osm let a pro obyvatele lodi, kteří pociťují efekt dilatace času, bude toto období mnohem kratší, ale po po návratu z cesty do sousední galaxie astronauti zjistí, že v jejich rodné zemi uplynulo na planetě tři sta dvacet tisíc let a lidská civilizace možná již dávno zanikla. Relativistické efekty tedy umožňují lidem cestovat časem. To je považováno za jeden z hlavních problémů průzkumu vesmíru, protože jaký má smysl dobývání vesmíru, když neexistuje způsob, jak se vrátit?
Další aktivity
Kromě slavné dilatace času existuje také relativistický Dopplerův jev, podle kterého, pokud se zdroj vlnění začne pohybovat, pak vlny šířící se směrem k tomuto pohybu bude pozorovatel vnímat jako „stlačené“, a směrem k odstranění vlnové délky se zvýší.
Tento jev je typický pro jakékoli vlny, takže jej lze pozorovat na příkladu zvuku v každodenním životě. Snížení zvukové vlny vnímá lidské ucho jako zvýšení tónu. Tak,když je z dálky slyšet signál vlaku nebo auta, je nižší, a pokud vlak projíždí kolem pozorovatele, zatímco vydává zvuk, pak bude jeho výška v okamžiku přiblížení vyšší, ale jakmile se objekty vyrovnají a vlak se začne vzdalovat, tón se prudce sníží a dále bude pokračovat na nižších tónech.
Tyto relativistické efekty jsou způsobeny klasickou analogií změny frekvence při pohybu přijímače a zdroje a také relativistickou dilatací času.
O magnetismu
Mimo jiné moderní fyzici stále častěji diskutují o magnetickém poli jako o relativistickém jevu. Magnetické pole podle tohoto výkladu není samostatnou fyzikální hmotnou entitou, není dokonce ani jedním z projevů elektromagnetického pole. Magnetické pole z pohledu teorie relativity je jen proces, který se v prostoru kolem bodových nábojů odehrává v důsledku přenosu elektrického pole.
Zastánci této teorie věří, že pokud by C (rychlost světla ve vakuu) byla nekonečná, pak by šíření interakcí rychlostí bylo také neomezené a v důsledku toho by nemohly vzniknout žádné projevy magnetismu.
