Альберт Эйнштейннің атақты теориясындағы жарық жылдамдығы, масса, уақыт және кеңістік қалай байланысатыны жайында.
Барлық материалдық әлемнің үш өлшемі бар: жоғары-төмен, оңға-солға, алға-артқа. Төртінші өлшем-уақыт. Олар бірге кеңістік-уақыт континуумын құрайды. Бірақ, кеңістік пен уақыт туралы біздің көзқарасымыз біз қозғалып отырған жылдамдыққа тікелей байланысты.
Уақыт, кеңістік және қозғалатын объект арасындағы өзара қарым-қатынас 1905 жылы Альберт Эйнштейн жасаған арнайы салыстырмалылық теориясымен (АСТ) сипаттайды. Кейінірек оның негізінде ұлы физик уақыт пен кеңістіктен басқа, гравитация сияқты басқа да факторларды ескеретін салыстырмалықтың жалпы теориясын (СЖТ) жасады. Сонымен, арнайы салыстырмалылық теориясын зерттеуге кірісейік!
Салыстырмалылық теориясының негізгі принциптері
Салыстырмалылық теориясын меңгеру үшін бірінші нені түсіну керек? Салыстырмалы қозғалыс.
Бұл қозғалыстың болуы немесе болмауы әрдайым басқа объектілерге қатысты анықталады дегенді білдіреді. Қозғалыс және оның жылдамдығы бақылаушыға (объектіге кім қарайды) және есептеу жүйесіне (ол қайдан қарайды) байланысты.
Жолаушы пойызда кітап оқып келе жатқанын елестетелік. Ол үшін кітап қозғалыссыз, поездағы креслолар және басқа жолаушылар да (егер олар өз орындарында отырса) қозғалыссыз. Пойыздағы барлық қозғалмайтын объектілердің жылдамдығы біздің жолаушы тұрғысынан нөлге тең болады.
Дәл осы уақытта платформада басқа адам тұр және оның алдынан пойызымыз жылдам өте жөнеледі. Бұл адам үшін пойызда отырған адамдар да, креслолар да пойыз жылдамдығымен келе жатыр, мысалға 200 м/с. Ал құрам басында орналасқан вагон-мейрамханаға жүріп бара жатқан жолаушылар одан да жылдам қозғалатын болады: олардың жылдамдығы пойыздың жылдамдығымен қосылады.
Бұл жылдамдықтың кез келген қосылуында болады, бірақ бір ерекше жағдай бар: жарық жылдамдығы. Біздің пойыздың ең алдында түрған прожектор жарығы әрдайым бірдей жылдамдықпен қозғалатын болады, ол -300 000 км/с.
Сонымен біз салыстырмалылық теориясы құрылатын базалық қағидаттарға тығыз келдік:
Салыстырмалылық принципі: бір-біріне қатысты тұрақты жылдамдықпен қозғалатын немесе қозғалмайтын (жолаушы және оның кітабы сияқты) денелер үшін физикалық процестер бірдей жүреді.
Жарық жылдамдығының тұрақты принципі: жарық жылдамдығы барлық бақылаушылар үшін олардың жарық көзіне қатысты жылдамдығына қарамастан тұрақты. Яғни пойыздың басындағы фонарьдың жарығы мен ғарыш кемесіндегі прожектордың жарығының жылдамдығы бірдей.
Жарықтың тез қозғалатындығы сонша, оның таралуы бізге лезде көрінеді. Бірақ ғарыштық қашықтықта барлығы басқаша көрінеді. Мысалы, 150 миллион километрді құрайтын Күннен Жерге дейінгі қашықтыққа жарық шамамен 8 минут ішінде жетеді. Демек, егер күн бір күні өшіп қалса, онда біз оны тек 8 минуттан кейін көреміз.
Салыстырмалылық теориясының салдары
Жоғарыда сипатталған қағидаттардан не шығады және олар уақыт пен кеңістікке қалай байланысты? Салыстырмалылық теориясы үш негізгі тергеуге ие: кеңістік кеңейтіледі, уақыт қысылады, масса артады. Әрбірін ретімен талдаймыз.
