Keine Angst, so komplex die Relativitätstheorie zu sein scheint; sie ist überraschend einfach. In diesem kurzen Artikel werden wir versuchen zu erklären, was Einstein vorschlägt, um Ihnen einen Einblick zu geben. Also, ohne weiteres, hier istunsere vereinfachte Erklärung der Relativitätstheorie.
Technisch gesehen
Wenn wir uns auf die "Relativitätstheorie" beziehen, meinen wir eigentlich allgemeine Relativitätstheorie. Spezielle Relativitätstheorie ist ein "Sonderfall" der allgemeinen Relativitätstheorie. Die Kombination dieser beiden Prinzipien hilft, viele Themen zu erklären, die von der Bewegung der Planeten abweichen.die Auswirkung der Schwerkraft auf das Licht auf die Existenz von Schwarzen Löchern.
Spezielle Relativitätstheorie besagt, dass die Gesetze der Physik und damit ist das Universum für alle gleich "schnellen" Beobachter gleich. Im Vakuum des Weltraums ist die Lichtgeschwindigkeit eine von jedem Beobachter unabhängige Konstante.
Aber was ist mit Beschleunigung und Schwerkraft? Einstein hat ein Jahrzehnt lang darüber nachgedacht. 1915 produzierte er triumphierend seine Allgemeine Relativitätstheorie. Er stellte fest, dass massive Objekte im Raum zu Verzerrungen oder Verzerrungen der Raumzeit führen, die wir alle "fühlen""als Schwerkraft.
Über den Tellerrand hinaus denken
Einstein nahm mit seiner ungewöhnlichen Denkweise an, dass experimentelle Beobachtungen korrekt waren. Dies war das genaue Gegenteil der Gedanken seiner Zeitgenossen. Im späten 19. Jahrhundert suchten alle Physiker nach etwas, das "Äther" genannt wurde. Äther wurde geglaubtDas Medium war im Wesentlichen die Suche nach dem heiligen Gral geworden. Einstein erkannte, dass die Besessenheit seiner Kollegen von der Aufgabe dem Fortschritt im Wege stand. Seine Lösung bestand darin, sie einfach aus dem zu entfernenEr ging davon aus, dass die Gesetze der Physik unabhängig davon funktionieren würden, wie sich die Dinge bewegten. Eine Strategie, die nicht im Widerspruch zu den experimentellen und mathematischen Daten stand.
1905 entwickelte Albert Einstein seine Spezielle Relativitätstheorie. Seine bahnbrechende Arbeit machte Jahrhunderte akzeptierten wissenschaftlichen Denkens ungültig und veränderte unsere Wahrnehmung der Welt um uns herum.
Wie der Name schon sagt, gilt diese Theorie nur für Sonderfälle, dh wenn sich beide Objekte mit konstanter oder gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegen.
Einstein erklärte, dass die Relativbewegung zweier Objekte sollte eher der Bezugsrahmen als ein externes, esoterisches "ätherisches" Bezugssystem sein. Nehmen wir beispielsweise an, Sie waren Astronaut in einem Raumschiff und beobachteten ein anderes Raumschiff aus der Ferne. Das einzige, was zählt, ist, wie schnell Sie sindund Ihr beobachtetes Ziel bewegen sich relativ zueinander. Ein Haken: Die spezielle Relativitätstheorie gilt jedoch nur, wenn Sie in einer geraden Linie fahren und nicht beschleunigen. Wenn eine Beschleunigung stattfindet, muss die Allgemeine Relativitätstheorie angewendet werden.
Die Theorie basiert auf zwei Grundprinzipien :
Relativitätstheorie - Die Gesetze der Physik ändern sich nicht. Auch für Objekte, die sich mit trägen Referenzrahmen mit konstanter Geschwindigkeit bewegen.
Die Lichtgeschwindigkeit - Es ist für alle Beobachter gleich, unabhängig von ihrer relativen Bewegung zur Lichtquelle.
Einsteins Arbeit schafft eine grundlegende Verbindung zwischen Zeit und Raum. Wir stellen uns das Universum intuitiv als dreidimensional vor auf und ab, links und rechts, vorwärts und rückwärts, aber auch mit einer Zeitkomponente oder Dimension. Die Kombination dieser macht das4-D-Umgebung, die wir erleben.
Wenn Sie sich schnell genug durch den Raum bewegen würden, würden sich alle Beobachtungen, die Sie über Raum und Zeit gemacht haben, von denen unterscheiden, die sich mit einer anderen Geschwindigkeit als Sie bewegen. Mit zunehmendem Geschwindigkeitsunterschied würden sich auch die beobachteten Unterschiede erhöhen.
Es ist alles relativ
Stellen Sie sich jetzt vor, Sie befinden sich in einem Raumschiff mit einem Laser in der Hand. Der Laserstrahl schießt direkt an die Decke, trifft auf einen Spiegel und wird in einem Detektor auf den Boden reflektiert. Denken Sie jetzt daran, dass das Schiff in Bewegung ist.sagen wir mal um die Hälfte Lichtgeschwindigkeit . Relativitätstheorie besagt, dass diese Bewegung für Sie keinen Unterschied macht, Sie können sie nicht "fühlen" genau wie auf der Erde, wenn sie sich um ihre Achse dreht und durch den Raum um die Sonne rast.
Aber hier kommt die Wendung :
Ein externer Beobachter würde jedoch etwas ganz anderes erleben. Wenn er in Ihr Schiff "sehen" könnte, würde er bemerken, dass sich der Laserstrahl in einem Winkel "nach oben" bewegt, auf den Spiegel trifft und sich dann in einem anderen Winkel wieder nach unten bewegtDer Beobachter würde feststellen, dass der Lichtweg länger und in einem ausgeprägteren Winkel ist als in Ihrem Schiff. Noch wichtiger ist, dass die Zeit, die der Laser benötigt, um den Detektor zu erreichen, unterschiedlich istDie Lichtgeschwindigkeit ist konstant. Wie können Sie beide zu derselben Schlussfolgerung gelangen, die diese Theorie beweist? Der Zeitablauf muss für Sie und den externen Beobachter eindeutig unterschiedlich sein.
Was zur Hölle? Dieses Phänomen wird als Zeitdilatation bezeichnet. Im obigen Beispiel muss sich die Zeit für Sie schneller "bewegen" als die des langsameren Beobachters. Dieses einfache Beispiel ermöglicht es uns, Einsteins Relativitätstheorie zu visualisieren, wobei der Raumund Zeit sind eng miteinander verbunden.
Wie Sie sich vorstellen können, würde eine solch extreme Varianz im Laufe der Zeit nur bei sehr hohen Geschwindigkeiten, insbesondere in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit, spürbar bemerkt werden. Experimente, die durchgeführt wurden, seit Einsteins Enthüllungen seine Theorie bestätigt haben. Zeit und Raum werden unterschiedlich wahrgenommenfür Objekte, die sich in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit bewegen.
Masse, Energie und Lichtgeschwindigkeit
Einstein hat sich sicherlich nicht auf seinen Lorbeeren ausgeruht. Auch 1905 hat er seine angewendet Relativitätsprinzipien um die berühmte Gleichung e = mc2 zu erzeugen. Diese harmlos einfache Gleichung drückt die grundlegende Beziehung zwischen Masse m und Energie e aus. Ziemlich ordentlich.
Diese kleine Gleichung ergab, dass die Objekte, wenn wir uns der Lichtgeschwindigkeit c nähern, Luftballons bilden. Sie können also sehr schnell reisen, aber Ihre Masse nimmt im Verhältnis zu Ihrer Geschwindigkeit zu. Schade. Im Extremfall, wenn Sie mit einer Geschwindigkeit unterwegs warenDie Lichtgeschwindigkeit, sowohl Ihre Energie als auch Ihre Masse, wäre unendlich. Wie Sie bereits wissen, ist es umso schwieriger, je schwerer das Objekt ist. Daher wird mehr Energie benötigt, um es zu beschleunigen. Mit diesem Token ist es unmöglich, die Geschwindigkeit von zu überschreitenLicht.
Einsteins Erbe
Bis Einstein, Masse und Energie als völlig getrennte Dinge angesehen wurden. Seine Arbeit bewies, dass die Prinzipien der Erhaltung von Masse und Energie sind Teil einer größeren, einheitlicheren Erhaltung der Massenenergie. Materie kann daher aufgrund der fundamentalen Verbindung zwischen ihnen in Energie umgewandelt werden und umgekehrt. Das ist ehrlich gesagt erstaunlich.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es keinen "absoluten" Bezugsrahmen gibt, daher die Verwendung des Begriffs "Relativitätstheorie". Zweitens ist die Lichtgeschwindigkeit für jeden, der sie misst, konstant, ob in Bewegung oder nicht - ich kenne das verrückte RechtSchließlich kann die Lichtgeschwindigkeit nicht überschritten werden, es ist die universelle "Geschwindigkeitsbegrenzung".
Verstanden? Großartig. Nein? Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Sie es nicht getan haben, es ist von Natur aus kontraintuitiv. Die größten Entdeckungen in der Wissenschaft finden sich oft in Bereichen außerhalb unseres "gesunden Menschenverstandes".
Via dummies.com