Klasická fyzika je toho názoru, že každý pozorovateľ, bez ohľadu na miesto, dostane rovnaké výsledky pri meraní času a rozsahu. Princíp relativity hovorí, že pozorovatelia môžu získať rôzne výsledky a takéto skreslenia sa nazývajú „relativistické efekty“. Keď sa blíži rýchlosť svetla, newtonovská fyzika ustúpi.
Rýchlosť svetla
Vedec A. Michelson, ktorý v roku 1881 meral rýchlosť svetla, si uvedomil, že tieto výsledky nebudú závisieť od rýchlosti, ktorou sa zdroj žiarenia pohybuje. Spolu s E. V. Morley Michelson v roku 1887 uskutočnil ďalší experiment, po ktorom bolo celému svetu jasné: bez ohľadu na to, ktorým smerom sa meranie vykonáva, rýchlosť svetla je všade a vždy rovnaká. Výsledky týchto štúdií boli v rozpore s myšlienkami vtedajšej fyziky, pretože ak sa svetlo pohybuje v určitom médiu (éter) a planéta sa pohybuje v rovnakom médiu, merania v rôznych smeroch nemôžu byť rovnaké.
Neskôr sa francúzsky matematik, fyzik a astronóm Jules Henri Poincaré stal jedným zo zakladateľov teórie relativity. Vypracoval Lorentzovu teóriu, podľa ktorej existujúéter je nehybný, takže rýchlosť svetla voči nemu nezávisí od rýchlosti zdroja. V pohyblivých referenčných sústavách sa vykonávajú Lorentzove transformácie a nie galileovské (dovtedy galileovské transformácie akceptované v newtonovskej mechanike). Odteraz sa Galileovské transformácie stali špeciálnym prípadom Lorentzových transformácií pri prechode do inej inerciálnej referenčnej sústavy nízkou rýchlosťou (v porovnaní s rýchlosťou svetla).
Zrušenie éteru
Relativistický efekt kontrakcie dĺžky, nazývanej aj Lorentzova kontrakcia, spočíva v tom, že pre pozorovateľa budú mať objekty, ktoré sa k nemu pohybujú, kratšiu dĺžku.
Albert Einstein významne prispel k teórii relativity. Úplne zrušil pojem „éter“, ktorý bol dovtedy prítomný v úvahách a výpočtoch všetkých fyzikov, a všetky pojmy o vlastnostiach priestoru a času preniesol do kinematiky.
Po zverejnení Einsteinovej práce Poincaré nielenže prestal písať vedecké práce na túto tému, ale ani v žiadnom zo svojich diel neuviedol meno svojho kolegu, okrem jediného prípadu odkazu na teóriu fotoelektrický efekt. Poincare pokračoval v diskusii o vlastnostiach éteru, kategoricky popieral akékoľvek Einsteinove publikácie, hoci zároveň s najväčším vedcom zaobchádzal s rešpektom a dokonca mu dal skvelé svedectvo, keď vedenie Vyššej polytechnickej školy v Zürichu chcelo pozvať Einsteina stať sa profesorom vo vzdelávacej inštitúcii.
Relativita
Dokonca aj mnohí z tých, ktorí sú úplne v rozpore s fyzikou a matematikou, aspoň vo všeobecnosti, čo je teória relativity, pretože je možno najznámejšou z vedeckých teórií. Jej postuláty ničia bežné predstavy o čase a priestore, a hoci všetci školáci študujú teóriu relativity, na jej pochopenie nestačí len poznať vzorce.
Účinok dilatácie času bol testovaný v experimente s nadzvukovým lietadlom. Presné atómové hodiny na palube začali po návrate zaostávať o zlomok sekundy. Ak sú dvaja pozorovatelia, z ktorých jeden stojí a druhý sa pohybuje určitou rýchlosťou vzhľadom k prvému, čas pre nepohyblivého pozorovateľa bude rýchlejší a pre pohybujúci sa objekt bude minúta trvať trochu. dlhšie. Ak sa však pohybujúci sa pozorovateľ rozhodne vrátiť a skontrolovať čas, ukáže sa, že jeho hodinky ukazujú o niečo menej ako prvé. To znamená, že po prejdení oveľa väčšej vzdialenosti v mierke vesmíru „prežil“pri pohybe menej času.
Relativistické účinky v živote
Mnohí veria, že relativistické efekty možno pozorovať iba vtedy, keď rýchlosť svetla dosiahne alebo sa k nej priblíži, a to je pravda, ale môžete ich pozorovať nielen rozptýlením svojej vesmírnej lode. Na stránkach vedeckého časopisu Physical Review Letters si môžete prečítať o teoretickej práci Švédovvedci. Napísali, že relativistické efekty sú prítomné aj v jednoduchej autobatérii. Proces je možný vďaka rýchlemu pohybu elektrónov atómov olova (mimochodom, sú príčinou väčšiny napätia na svorkách). To tiež vysvetľuje, prečo napriek podobnosti medzi olovom a cínom batérie na báze cínu nefungujú.
Fancy Metals
Rýchlosť rotácie elektrónov v atómoch je dosť nízka, takže teória relativity jednoducho nefunguje, ale existujú výnimky. Ak sa pohybujete ďalej a ďalej pozdĺž periodickej tabuľky, je jasné, že v nej je pomerne veľa prvkov ťažších ako olovo. Veľká masa jadier je vyvážená zvýšením rýchlosti elektrónov a môže sa dokonca priblížiť rýchlosti svetla.
Ak vezmeme do úvahy tento aspekt zo strany teórie relativity, je jasné, že elektróny v tomto prípade musia mať obrovskú hmotnosť. Toto je jediný spôsob, ako zachovať moment hybnosti, ale orbitál sa bude zmenšovať pozdĺž polomeru, a to je skutočne pozorované u atómov ťažkých kovov, ale orbitály "pomalých" elektrónov sa nemenia. Tento relativistický efekt pozorujeme v atómoch niektorých kovov v s-orbitáloch, ktoré majú pravidelný, sféricky symetrický tvar. Verí sa, že výsledkom teórie relativity je, že ortuť má pri izbovej teplote kvapalný stav agregácie.
Vesmírne cestovanie
Objekty vo vesmíre sú od seba navzájomna obrovské vzdialenosti a aj keď sa pohybujú rýchlosťou svetla, ich prekonanie bude trvať veľmi dlho. Napríklad, kým sa vesmírnej lodi s rýchlosťou svetla dostane k Alfa Centauri, najbližšej hviezde k nám, bude to trvať štyri roky a k našej susednej galaxii, Veľkému Magellanovmu mračnu, bude trvať 160 000 rokov.
Stále je možné letieť na Alpha Centauri a späť, pretože to bude trvať len osem rokov a pre obyvateľov lode, ktorí pociťujú efekt dilatácie času, bude toto obdobie oveľa kratšie, ale po návrate z cesty do susednej galaxie astronauti zistia, že v ich rodnej krajine uplynulo na planéte tristodvadsaťtisíc rokov a ľudská civilizácia už možno dávno zanikla. Relativistické efekty teda umožňujú ľuďom cestovať v čase. Toto sa považuje za jeden z hlavných problémov prieskumu vesmíru, pretože aký zmysel má dobývanie vesmíru, ak neexistuje spôsob, ako sa vrátiť?
Iné aktivity
Okrem slávnej dilatácie času existuje aj relativistický Dopplerov jav, podľa ktorého ak sa zdroj vĺn začne pohybovať, tak vlny šíriace sa smerom k tomuto pohybu bude pozorovateľ vnímať ako „stlačené“, a smerom k odstráneniu vlnovej dĺžky sa zvýši.
Tento jav je typický pre akékoľvek vlny, takže ho možno pozorovať na príklade zvuku v každodennom živote. Zníženie zvukovej vlny vníma ľudské ucho ako zvýšenie tónu. takzekeď je signál vlaku alebo auta počuť z diaľky, je nižší a ak vlak prechádza okolo pozorovateľa, pričom vydáva zvuk, jeho výška bude v okamihu priblíženia vyššia, ale akonáhle sa objekty vyrovnajú a vlak sa začne pohybovať preč, tón sa prudko zníži a ďalej bude pokračovať na nižších tónoch.
Tieto relativistické efekty sú spôsobené klasickou analógiou zmeny frekvencie pri pohybe prijímača a zdroja, ako aj relativistickou dilatáciou času.
O magnetizme
Súčasní fyzici okrem iného čoraz častejšie diskutujú o magnetickom poli ako o relativistickom efekte. Magnetické pole podľa tohto výkladu nie je samostatnou fyzikálnou hmotnou entitou, dokonca nie je ani jedným z prejavov elektromagnetického poľa. Magnetické pole z pohľadu teórie relativity je len proces, ktorý prebieha v priestore okolo bodových nábojov v dôsledku prenosu elektrického poľa.
Zástancovia tejto teórie sa domnievajú, že ak by C (rýchlosť svetla vo vákuu) bola nekonečná, potom by bolo neobmedzené aj šírenie interakcií rýchlosťou a v dôsledku toho by nemohli vzniknúť žiadne prejavy magnetizmu.
