Klassisk fysik är av uppfattningen att alla observatörer, oavsett plats, kommer att få samma resultat i sina mätningar av tid och omfattning. Relativitetsprincipen säger att observatörer kan få olika resultat, och sådana förvrängningar kallas "relativistiska effekter". När man närmar sig ljusets hastighet flyttar sig den newtonska fysiken åt sidan.
ljushastighet
Forskaren A. Michelson, som mätte ljusets hastighet 1881, insåg att dessa resultat inte skulle bero på hastigheten med vilken strålkällan rörde sig. Tillsammans med E. V. Morley Michelson genomförde 1887 ytterligare ett experiment, varefter det blev klart för hela världen: oavsett i vilken riktning mätningen görs, är ljusets hastighet överallt och alltid densamma. Resultaten av dessa studier stred mot dåtidens fysikidéer, för om ljus rör sig i ett visst medium (eter) och planeten rör sig i samma medium, kan mätningar i olika riktningar inte vara desamma.
Senare blev den franske matematikern, fysikern och astronomen Jules Henri Poincaré en av grundarna av relativitetsteorin. Han utvecklade Lorentz-teorin, enligt vilken den existerandeetern är orörlig, så ljusets hastighet i förhållande till den beror inte på källans hastighet. I rörliga referensramar utförs Lorentz-transformationer, och inte galileiska (de galileiska transformationer som hittills accepterats inom newtonsk mekanik). Från och med nu har galileiska transformationer blivit ett specialfall av Lorentz-transformationer, när man flyttar till en annan tröghetsreferensram med låg hastighet (jämfört med ljusets hastighet).
Ether abolition
Den relativistiska effekten av längdkontraktion, även kallad Lorentzkontraktion, är att för betraktaren kommer föremål som rör sig i förhållande till honom att ha en kortare längd.
Albert Einstein gav ett betydande bidrag till relativitetsteorin. Han avskaffade helt en sådan term som "eter", som fram till den tiden fanns med i alla fysikers resonemang och beräkningar, och han överförde alla begrepp om rummets och tidens egenskaper till kinematik.
Efter publiceringen av Einsteins verk slutade Poincaré inte bara skriva vetenskapliga artiklar om detta ämne, utan nämnde inte heller namnet på sin kollega i något av hans verk, förutom det enda fallet med hänvisning till teorin om den fotoelektriska effekten. Poincare fortsatte att diskutera eterns egenskaper och förnekade kategoriskt alla publikationer av Einstein, även om han samtidigt behandlade den största vetenskapsmannen med respekt och till och med gav honom ett lysande vittnesbörd när administrationen av Högre Polytekniska Skolan i Zürich ville bjuda in Einstein att bli professor vid läroverket.
Relativitet
Även många av dem som är helt på kant med fysik och matematik, åtminstone i allmänna termer, vad relativitetsteorin är, eftersom den kanske är den mest kända av vetenskapliga teorier. Dess postulat förstör vanliga idéer om tid och rum, och även om alla skolbarn studerar relativitetsteorin, räcker det inte att bara känna till formlerna för att förstå den i dess helhet.
Effekten av tidsdilatation testades i ett experiment med ett överljudsflygplan. De exakta atomklockorna ombord började falla efter med en bråkdel av en sekund efter att de kommit tillbaka. Om det finns två observatörer, varav den ena står stilla, och den andra rör sig med viss hastighet i förhållande till den första, kommer tiden för observatören som står stilla att gå snabbare, och för det rörliga föremålet kommer minuten att vara lite längre. Men om den rörliga observatören bestämmer sig för att gå tillbaka och kontrollera tiden, kommer det att visa sig att hans klocka visar lite mindre än den första. Det vill säga, efter att ha rest en mycket längre sträcka på skalan av rymden "levde" han mindre tid medan han rörde sig.
Relativistiska effekter i livet
Många tror att relativistiska effekter bara kan observeras när ljusets hastighet nås eller närmar sig den, och det är sant, men du kan observera dem inte bara genom att skingra ditt rymdskepp. På sidorna i den vetenskapliga tidskriften Physical Review Letters kan du läsa om svenskans teoretiska arbeteforskare. De skrev att relativistiska effekter finns även i ett enkelt bilbatteri. Processen är möjlig på grund av den snabba rörelsen av elektroner från blyatomer (förresten, de är orsaken till det mesta av spänningen i terminalerna). Detta förklarar också varför, trots likheterna mellan bly och tenn, tennbaserade batterier inte fungerar.
Fancy Metals
Rotationshastigheten för elektroner i atomer är ganska låg, så relativitetsteorin fungerar helt enkelt inte, men det finns några undantag. Om man rör sig längre och längre längs det periodiska systemet blir det tydligt att det finns en hel del grundämnen som är tyngre än bly i den. En stor massa kärnor balanseras genom att öka elektronernas hastighet, och den kan till och med närma sig ljusets hastighet.
Om vi betraktar denna aspekt från relativitetsteorin, blir det tydligt att elektroner i det här fallet måste ha en enorm massa. Detta är det enda sättet att bevara rörelsemängden, men orbitalen kommer att krympa längs radien, och detta observeras verkligen i tungmetallatomer, men "långsamma" elektroners orbitaler förändras inte. Denna relativistiska effekt observeras i atomerna hos vissa metaller i s-orbitaler, som har en regelbunden, sfäriskt symmetrisk form. Man tror att det är som ett resultat av relativitetsteorin att kvicksilver har ett flytande aggregationstillstånd vid rumstemperatur.
rymdresor
Objekt i rymden är från varandraöver stora avstånd, och även när man rör sig med ljusets hastighet, kommer det att ta mycket lång tid att övervinna dem. Till exempel, att nå Alpha Centauri, den stjärna som ligger närmast oss, kommer en rymdfarkost med ljusets hastighet att ta fyra år, och att nå vår granngalax, Stora Magellanska molnet, kommer det att ta 160 000 år.
Det är fortfarande möjligt att flyga till Alpha Centauri och tillbaka, eftersom det bara kommer att ta åtta år, och för invånarna på fartyget, som känner effekten av tidsutvidgning, kommer denna period att vara mycket mindre, men efter när de återvänder från en resa till en angränsande galax, kommer astronauter att upptäcka att det har gått trehundratjugo tusen år på planeten i deras hemland, och den mänskliga civilisationen kan ha upphört att existera för länge sedan. Relativistiska effekter tillåter alltså människor att resa genom tiden. Detta anses vara ett av de största problemen med rymdutforskning, för vad är poängen med att erövra yttre rymden om det inte finns något sätt att återvända?
Andra aktiviteter
Förutom den berömda tidsutvidgningen finns det också den relativistiska dopplereffekten, enligt vilken, om vågkällan börjar röra sig, kommer vågorna som utbreder sig mot denna rörelse att uppfattas av observatören som "komprimerade", och mot avlägsnandet av våglängden kommer att ökas.
Det här fenomenet är typiskt för alla vågor, så det kan observeras i exemplet med ljud i vardagen. Minskningen av en ljudvåg uppfattas av det mänskliga örat som en ökning av tonen. Så,när signalen från ett tåg eller en bil hörs på långt håll, är den lägre, och om tåget passerar observatören medan det avger ett ljud, kommer dess höjd att vara högre vid inflygningsögonblicket, men så snart objekten utjämnas och tåget börjar röra sig iväg, tonen blir kraftigt lägre och fortsätter på lägre toner.
Dessa relativistiska effekter beror på den klassiska analogen av förändringen i frekvens när mottagaren och källan rör sig, samt relativistisk tidsdilatation.
Om magnetism
Moderna fysiker diskuterar bland annat allt mer magnetfältet som en relativistisk effekt. Enligt denna tolkning är magnetfältet inte en oberoende fysisk materiell enhet, det är inte ens en av manifestationerna av det elektromagnetiska fältet. Magnetfältet ur relativitetsteorins synvinkel är bara en process som sker i rymden runt punktladdningar på grund av överföringen av ett elektriskt fält.
Förespråkare av denna teori tror att om C (ljushastigheten i vakuum) var oändlig, så skulle utbredningen av interaktioner i hastighet också vara obegränsad, och som ett resultat skulle inga manifestationer av magnetism kunna uppstå.
