Nemoku.lt » Fizika » Reliatyvumo teorija » Darbo peržiūra

(Populiariausia A. Einšteino nuotrauka tęsia savo gyvenimą ant kavos puodelių, marškinėlių, pašto ženklų.)
ALBERTAS EINŠTEINAS(1879 - 1955)
A.EINŠTEINAS - GARSIAUSIAS XX AMŽIAUS FIZIKAS, RELIA¬TYVUMO TEORIJOS KŪRĖJAS, ATSKLEIDĘS NAUJAS LAIKO, ERDVĖS, MASĖS, ENERGIJOS IR KITŲ PAGRINDINIŲ FIZIKOS SĄVOKŲ SAVYBES.

Reliatyvumo teorija – dviejų Alberto Einšteino aprašytų teorijų rinkinys, sudarytas iš:
• Specialiosios reliatyvumo teorijos
• Bendrosios reliatyvumo teorijos
Specialioji reliatyvumo teorija
Specialiąją reliatyvumo teoriją Albertas Einšteinas aprašė 1905 metais straipsnyje „Apie judančių kūnų Elektrodinamiką“, dirbdamas Šveicarijos patentų biure.
Šios teorijos pagrindinis teiginys – kad kiekvienam stebėtojui šviesos greitis vakuume yra vienodas visomis kryptimis ir nepriklauso nei nuo šaltinio, nei nuo stebėtojo judėjimo greičio. Iš to daroma išvada, kad kuo greičiau objektas juda, tuo lėčiau jam eina laikas, tuo objektas darosi sunkesnis ir jo tiesiniai matmenys, nejudančio stebėtojo atžvilgiu, darosi mažesni. Taip pat Albertas Einšteinas teigė, kad jokiais bandymais sistemos viduje negalima nustatyti skirtumo tarp rimties ir judėjimo iš inercijos būsenų.
Teorijai įrodyti užtenka dviejų sąlygų:
• Šviesos greitis vakuume yra pastovus
• Visiems stebėtojams galioja vienodi fizikos dėsniai
Ši teorija teigia, kad nuo judėjimo priklauso ilgis, masė ir laikas:
• Ilgis gali būti nustatomas matuojant trukmę, per kurią žinomu greičiu judantis kūnas įveikia visą matuojamą atkarpą. Jei laikas stebėtojams teka nevienodai, nevienodas bus ir jų išmatuotas šios atkarpos ilgis. Nejudančiam stebėtojui judančio stebėtojo ilgis atrodo mažesnis.
Tuo pagrįstas Kopėčių paradoksas: tai Wolfgang Rindler pasiūlytas įsivaizduojamas specialiosios reliatyvumo teorijos eksperimentas kurio metu vienam stebėtojui atrodo, jog kopėčios telpa į garažą, o kitam stebėtojui atrodo, jog netelpa. Kadangi kopėčios juda garaže esančio stebėtojo atžvilgiu, jam atrodo, jog jos sutrumpėja ir yra trumpesnės nei garažas, todėl tam tikru momentu įmanoma uždaryti abejas garažo duris iš karto ir vėl jas atidaryti nepalietus kopėčių. Tačiau pirmajam stebėtojui atrodo, jog garažas sutrumpėja, nes jis juda kopėčių ir jas nešančio stebėtojo atžvilgiu, ir todėl niekaip neįmanoma vienu metu trumpam uždaryti abejų durų nepalietus kopėčių.
• Jei stebėtojo "laiko etalonas" yra trukmė, per kurią jo požiūriu šviesa įveikia žinomą atstumą, iš šios teorijos išplaukia jog laikas nėra vienas ir tas pats visiems stebėtojams. Taigi nėra absoliutaus laiko. Du įvykiai vienam stebėtojui atrodo vykstantys vienu metu, kitam gali vykti skirtingu laiku. Ši „laiko dilatacija“ buvo įrodyta atominių laikrodžių palydovuose ir lėktuvuose eigos skirtumais, lyginant juos su stacionariais laikrodžiais Žemėje. Nejudančiam stebėtojui atrodo, kad judančio stebėtojo laikas eina lėčiau.
Tuo pagrįstas Dvynių paradoksas : vienas žmogus per artimą šviesos greičiui skrydį kosmose mažiau pasens nei jo Žemėje likęs dvynys.

Atsisveikinimas su Žeme.
Vienas žmogus išskrenda į kosmosą milžinišku greičiu: 75 proc. šviesos greičio. Lieka jo dvynys brolis.
Sugrįžimas iš visatos.
Po 60 metų astronautas nusileidžia į Žemę. Dėl laiko išplėtimo jis paseno tik 40 metų – 20 metų mažiau už brolį dvynį.

• Masė gali būti nustatoma pagal pagreitį, kuriuo juda žinoma jėga veikiamas kūnas. Tokiame bandyme reikia matuoti tiek atstumus, tiek ir trukmes. Kadangi abu dydžiai reliatyvūs, skirtingu greičiu judantys stebėtojai masę taip pat nustatys nevienodai. Nejudančiam stebėtojui judantis stebėtojas atrodo masyvesnis
Specialioji reliatyvumo teorija sugriovė iki tol buvusį visuotinai priimtiną Niutono mechanikos dėsniais pagrįstą pasaulio supratimą. Tačiau įprastinėmis aplinkybėmis Žemėje, kuomet greičiai dažnai nedideli, reliatyvistinės Niutono dėsnių pataisos paprastai nykstamai mažos, todėl jais pilnai galima naudotis.
Remiantis specialiąja reliatyvumo teorija sukurta daug mokslinės fantastikos knygų ir filmų apie kelionę į ateitį. Deja skrendant tokiai kelionei reikalingu šviesos greičiu net beveik tuščia erdvė bus tarsi plytų siena.
Bendroji reliatyvumo teorija
Bendroji reliatyvumo teorija – viena iš Alberto Einšteino aprašytų reliatyvumo teorijų, patikslintas specialiosios teorijos variantas, paaiškinantis gravitaciją.
Bendroji reliatyvumo teorija aprašyta 1915 metais, praėjus 10 metų po specialiosios teorijos aprašymo. Ji sujungia erdvę ir laiką į vieną keturmatį erdvėlaikį, kuris yra masyvių objektų iškreipiamas, taigi šiuo iškreipimu paaiškinama gravitacija. Bendroji reliatyvumo teorija taip pat paaiškino Merkurijaus orbitos nukrypimą nuo apskaičiuotos jo orbitos.
Pagal šią teoriją laikas gravitaciniame lauke eina lėčiau negu už jo ribų. Kuo stipresnis gravitacinis laukas, tuo poveikis stipresnis. Bendroji reliatyvumo teorija grindžiama ekvivalentumo principu: traukos negalima atskirti nuo pagreičio, taigi itin dideliu pagreičiu judančiuose kūnuose stebimas toks pat poveikis.
Gravitacinės bangos
Bendroji reliatyvumo teorija numatė gravitacinių bangų egzistavimą. Šiuo metu jų intensyviai ieškoma. Kol kas dar turimų prietaisų tikslumas per mažas, bet po kelių metų tikimasi padidinti gravitacinės observatorijos LIGO tikslumą. Bus pradėtas Advanced LIGO projektas.

Fizikai, spręsdami tam tikras bendrosios reliatyvumo teorijos lygtis, susiduria su naujais fenomenais, kurių egzistavimas kai kuriais atvejais jau pasitvirtino. Prie jų priskirtinos juodosios skylės ir vadinamieji gravitaciniai lęšiai. Pastarieji sudaro iškreiptus galaktikų atvaizdus, kurių šviesa pereina per galaktikų susibūrimo gravitacijos lauką. Toliau bendroji reliatyvumo teorija numato, kad Žemė sukdamasi vynioja erdvę aplink save kaip skraistę. Šį efektą tyrinėtojai neseniai nustatė iš palydovinių duomenų. Dar nėra įrodytos gravitacinės bangos – erdvėlaikio virpesiai, galbūt sukelti dviejų neutroninių žvaigždžių susidūrimo.

Remiantis bendrąja reliatyvumo teorija buvo teorizuotos juodosios skylės. Jei santykinai mažoje erdvės zonoje susikaups labai daug materijos ji taip iškreivins erdvėlaikį, kad susidarys atskiros erdvės „burbulas“ su mūsų visata jungiamas juodosios skylės .Gravitacinis laukas ten bus toks stiprus, kad įtrauks net šviesą ir deformuos, bet kokį patekusį objektą.

Dar vienas bendrosios reliatyvumo teorijos įrodymas yra taip vadinamieji gravitaciniai lęšiai. Kaip žinome kosmose šviesa visada keliauja tiesiniais spinduliais, tačiau spindulys pralėkęs netoli žvaigždės iškreivės, nes keliaus erdvėlaikio nelygumais.
Einšteino reliatyvumo teorija buvo įrodyta 1919 metų lapkričio mėnesį. Astronomas Arthuras Eddingtonas pateikė praėjusių metų gegužės mėnesio saulės užtemimo nuotraukų įvertinimus. Žvaigždės ties Saulės pakraščiu iš Žemės atrodė kiek pasistūmėjusios iš savo įprastų pozicijų. Būtent šį efektą buvo numatęs A. Einšteinas savo 1916 metais paskelbtoje bendrojoje reliatyvumo teorijoje.

Per Saulės užtemimą Saulės masė nukreipia šviesą (raudona linija).Žvaigždžių šviesa erdvėlaikyje sklinda į Žemę trumpiausia linija (juodoji linija).Prie Saulės krašto esančios žvaigždės regimai pasislenka į šonus.