År 1905 publicerade Albert Einstein sin relativitetsteori, som något förändrade förståelsen av vetenskapen om världen omkring oss. Baserat på hans antaganden erhölls formeln för den relativistiska massan.
Special Relativity
Hela poängen är att i system som rör sig i förhållande till varandra, fortskrider alla processer något annorlunda. Specifikt uttrycks detta till exempel i en ökning av massan med en ökning av hastigheten. Om systemets hastighet är mycket mindre än ljusets hastighet (υ << c=3 108), kommer dessa förändringar praktiskt taget inte att märkas, eftersom de tenderar att bli noll. Men om rörelsehastigheten är nära ljusets hastighet (till exempel lika med en tiondel av den), kommer sådana indikatorer som kroppsmassa, dess längd och tiden för varje process att ändras. Med hjälp av följande formler är det möjligt att beräkna dessa värden i en rörlig referensram, inklusive massan av en relativistisk partikel.
Here l0, m0 och t0 - kroppslängd, dess massa och processtiden i ett stationärt system, och υ är objektets hastighet.
Enligt Einsteins teori kan ingen kropp accelerera snabbare än ljusets hastighet.
Vilomassa
Frågan om vilomassan för en relativistisk partikel uppstår just i relativitetsteorin, när massan av en kropp eller partikel börjar förändras beroende på hastigheten. Följaktligen är vilomassan kroppens massa, som vid mätögonblicket är i vila (i frånvaro av rörelse), det vill säga dess hastighet är noll.
Den relativistiska massan av en kropp är en av huvudparametrarna för att beskriva rörelse.
Konformitetsprincip
Efter tillkomsten av Einsteins relativitetsteori krävdes en viss revidering av den Newtonska mekaniken som använts under flera århundraden, som inte längre kunde användas när man övervägde referenssystem som rörde sig med en hastighet som är jämförbar med ljusets hastighet. Därför var det nödvändigt att ändra alla ekvationer av dynamik med hjälp av Lorentz-transformationer - en förändring av koordinaterna för en kropp eller punkt och tid för processen under övergången mellan tröghetsreferensramar. Beskrivningen av dessa transformationer är baserad på det faktum att i varje tröghetsreferensram fungerar alla fysiska lagar lika och lika. Naturlagarna är alltså inte på något sätt beroende av valet av referensram.
Från Lorentz-transformationerna uttrycks den relativistiska mekanikens huvudkoefficient, som beskrivs ovan och kallas bokstaven α.
Korrespondensprincipen i sig är ganska enkel - den säger att varje ny teori i något särskilt fall kommer att ge samma resultat somtidigare. Specifikt, inom relativistisk mekanik, återspeglas detta av det faktum att vid hastigheter som är mycket lägre än ljusets hastighet, används den klassiska mekanikens lagar.
Relativistisk partikel
En relativistisk partikel är en partikel som rör sig med en hastighet som är jämförbar med ljusets hastighet. Deras rörelse beskrivs av den speciella relativitetsteorin. Det finns till och med en grupp partiklar vars existens endast är möjlig när de rör sig med ljusets hastighet - dessa kallas partiklar utan massa eller helt enkelt masslösa, eftersom deras massa i vila är noll, därför är dessa unika partiklar som inte har något liknande alternativ i icke -relativistisk, klassisk mekanik.
Det vill säga vilomassan för en relativistisk partikel kan vara noll.
En partikel kan kallas relativistisk om dess kinetiska energi kan jämföras med energin uttryckt med följande formel.
Denna formel bestämmer vilket hastighetsvillkor som krävs.
En partikels energi kan också vara större än dess viloenergi - dessa kallas ultrarelativistiska.
För att beskriva rörelsen hos sådana partiklar används kvantmekanik i den allmänna fall- och kvantfältteorin för en mer omfattande beskrivning.
Utseende
Liknande partiklar (både relativistiska och ultrarelativistiska) i sin naturliga form existerar endast i kosmisk strålning, det vill säga strålning vars källa är utanför jorden, av elektromagnetisk natur. De är artificiellt skapade av människan.i speciella acceleratorer - med hjälp av dem hittades flera dussin typer av partiklar, och denna lista uppdateras ständigt. En sådan anläggning är till exempel Large Hadron Collider som ligger i Schweiz.
Elektroner som dyker upp under β-sönderfall kan också ibland nå tillräcklig hastighet för att klassificera dem som relativistiska. Den relativistiska massan av en elektron kan också hittas med de angivna formlerna.
Begreppet massa
Massa i Newtonsk mekanik har flera obligatoriska egenskaper:
- Kroppens gravitationsattraktion uppstår från deras massa, det vill säga den beror direkt på den.
- Kroppens massa beror inte på valet av referenssystem och ändras inte när det ändras.
- En kropps tröghet mäts av dess massa.
- Om kroppen befinner sig i ett system där inga processer förekommer och som är stängt, kommer dess massa praktiskt taget inte att förändras (förutom diffusionsöverföring, som är mycket långsam för fasta ämnen).
- Massan av en sammansatt kropp består av massorna av dess individuella delar.
relativitetsprinciper
galileansk relativitetsprincip
Denna princip formulerades för icke-relativistisk mekanik och uttrycks enligt följande: oavsett om systemen är i vila eller om de gör någon rörelse, fortskrider alla processer i dem på samma sätt.
Einsteins relativitetsprincip
Denna princip är baserad på två postulat:
- Galileos relativitetsprincipanvänds också i detta fall. Det vill säga i alla CO fungerar absolut alla naturlagar på samma sätt.
- Ljushastigheten är absolut alltid och i alla referenssystem densamma, oavsett hastigheten på ljuskällan och skärmen (ljusmottagaren). För att bevisa detta faktum genomfördes ett antal experiment, som till fullo bekräftade den ursprungliga gissningen.
Massa i relativistisk och newtonsk mekanik
Till skillnad från newtonsk mekanik, i relativistisk teori, kan massa inte vara ett mått på mängden material. Ja, och den relativistiska massan i sig definieras på något mer omfattande sätt, vilket gör det möjligt att förklara till exempel förekomsten av partiklar utan massa. Inom den relativistiska mekaniken ägnas särskild uppmärksamhet åt energi snarare än massa - det vill säga den huvudsakliga faktorn som bestämmer varje kropp eller elementarpartikel är dess energi eller rörelsemängd. Momentumet kan hittas med följande formel
Men resten av en partikel är en mycket viktig egenskap - dess värde är ett mycket litet och instabilt tal, så mätningar närmar sig med maximal hastighet och noggrannhet. Resten av en partikels energi kan hittas med följande formel
- I likhet med Newtons teorier, i ett isolerat system, är massan av en kropp konstant, det vill säga förändras inte med tiden. Den ändras inte heller när man flyttar från en CO till en annan.
- Det finns absolut inget mått på tröghetrörlig kropp.
- Den relativistiska massan hos en rörlig kropp bestäms inte av gravitationskrafternas inverkan på den.
- Om massan av en kropp är noll, måste den röra sig med ljusets hastighet. Det omvända är inte sant - inte bara masslösa partiklar kan nå ljusets hastighet.
- Den totala energin för en relativistisk partikel är möjlig med följande uttryck:
massans natur
Fram till en tid i vetenskapen trodde man att massan av en partikel berodde på elektromagnetisk natur, men vid det här laget har det blivit känt att det på detta sätt är möjligt att förklara bara en liten del av den - den huvudsakliga bidraget görs av karaktären av starka interaktioner som härrör från gluoner. Denna metod kan emellertid inte förklara massan av ett dussin partiklar, vars natur ännu inte har klarlagts.
Relativistisk massökning
Resultatet av alla satser och lagar som beskrivs ovan kan uttryckas i en ganska förståelig, om än överraskande, process. Om en kropp rör sig i förhållande till en annan med vilken hastighet som helst, ändras dess parametrar och parametrarna för kropparna inuti, om den ursprungliga kroppen är ett system. Naturligtvis, vid låga hastigheter kommer detta praktiskt taget inte att märkas, men denna effekt kommer fortfarande att finnas.
Man kan ge ett enkelt exempel - ett annat som har ont om tid i ett tåg som rör sig med en hastighet av 60 km/h. Sedan, enligt följande formel, beräknas parameterändringskoefficienten.
Denna formel beskrevs också ovan. Genom att ersätta all data i den (för c ≈ 1 109 km/h), får vi följande resultat:
Självklart är förändringen extremt liten och ändrar inte klockan på ett sätt som är märkbart.
