Teorija relativnosti: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
Nadopunio Teorija relativnosti |
Nadopunio Teorija relativnosti |
||
Redak 21:
[[datoteka:Soyuz TMA-1 at the ISS.jpg|mini|desno|300px|[[Vremenska dilatacija]] objašnjava zašto će dva radna [[Sat (instrument)|sata]] izvještavati o različitim [[Vrijeme (fizika)|vremenima]] nakon različitih [[ubrzanje|ubrzanja]]. Tako na primjer, vrijeme [[Međunarodna svemirska postaja|Međunarodne svemirske postaje]] ISS ide sporije, a zaostaje 0,007 [[sekunda|sekundi]] za svakih šest [[mjesec]]i. Da bi [[GPS]] [[Umjetni satelit|sateliti]] radili, oni se moraju prilagoditi sličnom savijanju svemirskog vremena kako bi se uskladili sa sustavima na [[Zemlja|Zemlji]].]]
[[datoteka:Lorentz boost x direction standard configuration.svg|mini|desno|300px|[[Prostorvrijeme|Prostorno-vremenske koordinate]] događaja, koje mjeri svaki promatrač u svom [[Inercijski referentni okvir|inercijalnom referentnom okviru]] (u standardnoj konfiguraciji), prikazane su u govornim oblacima. <br/> '''Gore''': okvir ''F' '' se kreće brzinom ''v'' duž osi ''x'' okvira ''F''. <br />'''Dolje:''' okvir ''F'' kreće se brzinom −''v'' duž osi ''x'' okvira ''F' ''.]]
[[datoteka:Time-dilation-002-mod.svg|mini|desno|500px|Lijevo: promatrač u mirovanju mjeri vrijeme 2''L/c'' između lokalnih događaja stvaranja svjetlosnog signala u A i dolaska u A. Desno: događaji prema promatraču koji se kreće lijevo od postavke: donje ogledalo A kada se signal stvara u trenutku ''t'' '= 0, gornje ogledalo B kad se signal reflektira u vremenu ''t'' ' = ''D/c'', donje ogledalo A kad signal vraća u vremenu ''t'' '= 2''D/c''.]]
[[datoteka:Time dilation.svg|mini|desno|300px|[[Lorentzov faktor]] kao funkcija brzine (u prirodnim jedinicama gdje je ''c'' = 1). Napominjemo da je za male brzine (manje od 0,1) ''γ'' približno jednak 1.]]
'''Teorija relativnosti''' ili '''relativistička fizika''' je moderna fizičko-matematička [[teorija]] koja potpuno obuhvaća prirodne pojave na razini [[čestica]] (iznad [[kvant]]ne razine koja je opisana [[Planckova konstanta|Planckovom konstantom]]) do [[Kozmologija|kozmoloških veličina]] (razine građe i evolucije [[svemir]]a). Sadržaj relativističke fizike [[Albert Einstein|Einsteinova]] je [[relativnost]] primijenjena u svim granama [[fizika|fizike]], koja je zasnovana na [[postulat]]ima [[Posebna teorija relativnosti|posebne teorije relativnosti]] (1905.) i [[tenzor]]ske teorije [[gravitacijsko polje|gravitacijskog polja]] u [[Opća teorija relativnosti|općoj teoriji relativnosti]] (1916.), a njezino je uporište klasično [[načelo relativnosti]]. [[Newtonova mehanika]] u nepromijenjenom obliku vrijedi u svim [[Tromost|inercijskim]] sustavima (prostorima), tako da su inercijski sustavi u [[klasična mehanika|klasičnoj mehanici]] jednaki (ekvivalentni). Prema [[Galileijevo načelo relativnosti|Galileijevu načelu relativnosti]] stvar je fizikalne slobode (izbora) koji će sustav biti u mirovanju, a koji u jednolikom gibanju. Fizikalne veličine, jednadžbe gibanja i fizikalni zakoni u relativističkoj fizici moraju biti [[invarijantnost|invarijantni]] (nepromjenjivi) na [[Lorentzove transformacije]]. To slijedi iz Einsteinovih postulata:
Line 50 ⟶ 56:
{{glavni|Posebna teorija relativnosti}}
Einsteinov članak, ''O [[elektrodinamika|elektrodinamici]] tijela u gibanju'' ([[1905.]]), uvodi [[posebna teorija relativnosti|posebnu teoriju relativnosti]]. Posebna relativnost smatra da promatrači u [[inercijski referentni okvir|inercijskim referentnim okvirima]] koji su u međusobno relativnom jednolikom gibanju ne mogu izvesti nikakav [[pokus]] kojim bi utvrdili koji od njih je u "apsolutnom kretanju". Teorija postulira da će [[brzina svjetlosti]] u [[vakuum]]u biti ista za oba promatrača (
* fizikalni zakoni su isti za sve promatrače u inercijskim referentnim okvirima.▼
▲* brzina svjetlosti u vakumu je konstantna (299.792.458 m/s)
▲* fizikalni zakoni su isti za sve promatrače u inercijskim referentnim okvirima
=== Opća relativnost ===
{{glavni|Opća teorija relativnosti}}
=== Vremenska dilatacija ===
{{Glavni|Vremenska dilatacija}}
Na temelju svojih dvaju postulata Einstein je dobio jednadžbe identične Lorentzovim jednadžbama. Iz dobivenih jednadžbi izveo je Lorentzovu kontrakciju dužina i takozvanu dilataciju vremena, to jest rezultat da sat u gibanju ide polaganije ako ga usporedimo sa satovima sustava u kojem mjerimo. U sustavu koji se giba brzinom ''v'' sat će ići sporije ''t'' od isto takva sata ''t<sub>0</sub>'' u sustavu koji miruje. Taj se učinak naziva relativistička dilatacija vremena:
:<math> t = \gamma \cdot t_0 = \frac{t_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} \,</math>
==== Kontrakcija dužine ====
{{Glavni|Kontrakcija dužine}}
Druga je posljedica [[Lorentzove transformacije|Lorentzovih transformacija]] kontrakcija dužine u smjeru gibanja. Njezina duljina ''L'' u sustavu mirovanja mjeri se kraćom od one vlastite ''L<sub>0</sub>'' u sustavu koji se giba brzinom ''v'', po jednakosti:
:<math> l = \frac{l_{0}}{\gamma} = l_{0} \cdot \sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}} </math>
gdje je: ''v'' - je relativna [[brzina]] između promatrača i objekta koji se kreće, ''c'' - [[brzina svjetlosti]]. Dimenzije nekoga tijela ne mogu se isto tako apsolutno odrediti kao ni [[Vrijeme (fizika)|vrijeme]], jer i one ovise o stanju opažača. Einstein je izveo i teorem adicije brzina, kojim pokazuje da superpozicijom dviju brzina manjih od brzine svjetlosti opet izlazi brzina manja od brzine svjetlosti makar svaka od njih prelazi polovicu brzine svjetlosti. Dok su u Lorentza transformirane koordinate samo pomoćne varijable, u Einsteina su to prave fizičke veličine. Lorentzovo lokalno vrijeme, koje on razlikuje od pravoga vremena, u Einsteina postaje vrijeme dotičnoga sustava i ravnopravno je s vremenskim podatcima bilo kojega drugog sustava. Preračunavanje takvih podataka iz sustava u sustav sadržano je u jednadžbama transformacije. Time je karakteriziran možda najveći misaoni korak koji je učinio Einstein. Odbacio je koncepciju Newtonova apsolutnoga vremena označenu riječima: "Apsolutno, istinsko i matematičko vrijeme teče jednoliko po sebi i po svojoj prirodi i bez odnosa spram bilo čega izvanjskoga, a drugim se imenom zove trajanje". Jedan je od najdubljih rezultata Einsteinove pronicave analize spoznaja da istodobnost dvaju prostorno udaljenih događaja nije apsolutna činjenica, već da ovisi o tome u kojem se koordinatnom sustavu ti događaji promatraju.
=== Ekvivalencija mase i energije ===
{{Glavni|Ekvivalencija mase i energije}}
Einstein je jednostavnom argumentacijom zaključio da se [[masa]] tijela mijenja ako mu se promijeni [[energija]], i to tako da je promjena mase jednaka promjeni energije podijeljenoj s kvadratom [[brzina svjetlosti|brzine svjetlosti]]. On je to izrijekom protegnuo na sve vrste energije, premda je operirao samo s energijom zračenja. Tu ekvivalenciju između mase i energije Einstein je izrazio riječima: "Masa tijela mjera je za njegov iznos energije". Taj rezultat nije drugo doli znamenita relacija:
:<math>E = m \cdot c^2</math>
pri čemu je: ''E'' = [[energija]] ekvivalentna masi (u [[džul]]ima), ''m'' = [[masa]] (u [[kilogram]]ima), i ''c'' = [[brzina svjetlosti]] u [[vakuum]]u (u [[metar po sekundi|metrima po sekundi]]), koja je postala osnova u [[nuklearna fizika|nuklearnoj fizici]] i [[astrofizika|astrofizici]]. S pomoću nje [[fizičar]]i su stekli nove spoznaje o strukturi materije i o prirodi energije koja dolazi od [[sunce|Sunca]] i [[zvijezda]], te o tome kako da se golema energija sadržana u [[Atomska jezgra|jezgrama atoma]] iskoristi u korisne, ali i, nažalost, u [[rat]]ne svrhe.
== Izvori ==
| |||