ĐẠI CƯƠNG VÀ ĐẶC BIỆT THUYẾT TƯƠNG ĐỐI

     

<...> Einstein bắt chúng ta tin rất nhiều điều khó khăn tin tỉ dụ như: không khí hình cong, đường ngắn nhất gắn sát hai điểm chưa hẳn là đường thẳng, vũ trụ hạn chế nhưng không có biên giới, nhì đường song song ở đầu cuối sẽ chạm mặt nhau, tia sáng sủa đi theo đường vòng cung, thời hạn có đặc thù tương đối với mỗi nơi yêu cầu đo một cách...

Bạn đang xem: đại cương và đặc biệt thuyết tương đối

<...>

Cha đỡ đầu của kỷ nguyên nguyên tử

Albert Einstein là 1 trong những trong số hết sức ít nhân trang bị trong định kỳ sử, mà ngay trong khi còn sống đã trở thành một nhân vật dụng huyền thoại. Tư tưởng của ông càng bí hiểm, người đời càng mong muốn hiểu, cùng tư tưởng như tiếng nói của ông tự đỉnh núi Olympia vọng xuống è cổ gian. Bertrand Russel đã nhận xét hết sức đúng: “Ai cũng biết Einstein đã có tác dụng được các chuyện kỳ lạ, tuy nhiên rất ít fan hiểu đó là chuyện gì”. Cứ tạm đến rằng, mặc dầu không đúng hẳn, nhân loại này chỉ gồm chừng một tá fan hiểu trọn vẹn kim chỉ nan của Einstein về vũ trụ, thì sự khiếu nại này đã thử thách hàng ngàn nếu như không nói là hàng triệu người quyết trọng tâm cố tò mò xem công ty toán học phù thủy này đã nói hầu hết gì.

Einstein nặng nề hiểu do phạm vi bốn tưởng của ông vô cùng rộng lớn và phức tạp. T.E. Bridges đã nhắc đến một nhà công nghệ Anh, từng viết rằng:

Học thuyết của Einstein phối kết hợp sự kiện vật dụng lý với việc kiện toán học cùng chỉ rất có thể giải thích bởi toán học. Ao ước hiểu giáo lý của Einstein không thể không có một trình độ toán học vô cùng cao”.

George W. Gray cũng nói tương tự:

Einstein trình diễn thuyết tương đối bằng ngữ điệu toán học, bởi vì vậy khôn xiết khó trình diễn thuyết này bằng thứ ngữ điệu nào khác. Nếu trình bày thuyết tương đối bằng ngôn ngữ thông thường thì chẳng khác gì dùng một cây kèn saxophone để đi dạo khúc hòa tấu số 5 của Beethoven”.

Tuy nhiên chắc hẳn rằng có một vài nét trong vũ trụ quan tiền của Einstein tất cả thể miêu tả bằng ngôn ngữ thông thường mà chỉ việc đến ngữ điệu số hệ của toán học. Đây thật là một thứ trái đất kỳ ảo, làm đảo lộn những tứ tưởng bắt rễ từ bỏ bao núm kỷ nay, “một món hổ lốn lạ thường rất cạnh tranh tiêu hóa đối với nhiều người”. Einstein bắt bọn họ tin đa số điều khó tin tỉ dụ như: không khí hình cong, con đường ngắn nhất gắn sát hai điểm không phải là đường thẳng, vũ trụ có hạn nhưng không tồn tại biên giới, nhì đường tuy nhiên song sau cùng sẽ gặp gỡ nhau, tia sáng đi theo mặt đường vòng cung, thời gian có đặc thù tương đối và mỗi nơi phải đo một cách, đề nghị đo chiều dài tùy thuộc vào tốc độ, vũ trụ không hẳn hình cầu mà là hình trụ, một đồ gia dụng thể hoạt động thì kích cỡ co lại, nhưng khối lượng lại tăng lên, thời gian là chiều thứ tư thêm vào cha chiều cao, dài với rộng...

Những đóng góp của Einstein cho khoa học các không đề cập xiết, tuy thế trước hết phải nói đến thuyết tương đối mà theo lời Banesh Hoffman “có một tính chất vĩ đại để đặt Einstein cùng cấp với hầu như nhà khoa học lớn nhất của các thời đại như Isaac Newton cùng Archimède. đa số nghịch lý hấp dẫn và hồ hết thành công rực rỡ tỏa nắng đã kích cồn mãnh liệt trí tưởng tượng của phần lớn người”.

Cuộc phương pháp mạng của Einstein bước đầu vào năm 1905, tức là năm tờ chăm san thứ lý học tập ở Đức Annalen der Physik đăng một bài báo nhiều năm chừng 30 trang với loại nhan đề tầm thường là Động điện của không ít vật thể đưa động. Năm đó Einstein mới 26 tuổi và là một trong những viên chức thông thường trong cơ sở cấp bằng sáng chế ở Thụy Sĩ. Einstein sinh trong một mái ấm gia đình Do thái trung lưu lại ở Ulm, Bavaria năm 1879. Lúc còn nhỏ tuổi không có biểu hiện nào chứng tỏ ông là “thần đồng”, nước ngoài trừ năng khiếu sở trường toán học. Vì hoàn cảnh gia đình, đề xuất năm 15 tuổi, Einstein đề xuất tự lập. Về sau di cư quý phái Thụy Sĩ, Einstein theo học kỹ thuật tại trường đh bách khoa Zurich, hôn phối với một chúng ta sinh viên và trở thành công xuất sắc dân Thụy Sĩ. Không tiến hành được giấc mộng làm giáo sư đại học để tìm sống, Einstein đành đồng ý làm công chức, có trách nhiệm thảo report và viết lại 1-1 từ của những nhà sáng chế gửi mang lại cơ quan tiền cấp bằng sáng chế. Thời giờ rảnh, Einstein phân tích rộng rãi tác phẩm của những nhà triết học, công nghệ và toán học. Chẳng bao lâu sau ông đã chuẩn bị đầy đủ nhằm tung ra hàng loạt những góp phần mới đến khoa học, phần nhiều đóng góp sẽ sở hữu được tiếng vang to lớn sau này.

Trong thắng lợi năm 1905, Einstein tung ra “Thuyết tương đối đặc biệt” có tác dụng rung chuyển ý niệm chung về không gian, thời gian, vật hóa học và năng lượng. Toàn thể thuyết kha khá này nhờ vào hai giả thuyết cốt yếu. Mang thuyết thứ nhất là: đầy đủ sự vận động đều có đặc điểm tương đối. Để gồm một ý niệm rõ ràng về hiệ tượng này, fan ta hay hay đem ví dụ người ngồi trong toa xe pháo hỏa vẫn chạy. Nếu tất cả các cửa phần lớn đóng kín, tối như bưng thì mọi người ngồi bên trên xe không có ý thức gì về tốc độ và phương hướng, thậm chí chắc hẳn rằng không biết cả xe đang làm việc nữa. Một tín đồ đi tàu thủy, nếu các cửa đóng kín, cũng nghỉ ngơi trong triệu chứng tương tự. Chúng ta nhận thức được sự vận động là qua sự tương đối với các đồ vật khác. Trong cả trái đất quay họ cũng không nhận thấy, nếu không tồn tại những tinh ước khác nhằm so sánh.

Giả thuyết trụ cột thứ hai của Einstein là: tốc độ của ánh nắng không bị chịu ảnh hưởng vào sự chuyển động của nguồn sáng. Tốc độ của tia sáng lúc nào cũng là 186.000 dặm một giây đồng hồ thời trang (xấp xỉ 300.000km/giây), bất kỳ ở nơi nào. Tia sáng chiếu qua trong toa xe cộ hỏa sẽ chạy cũng có thể có tốc độ ngang với tốc độ tia sáng sủa chạy ở ngoài toa xe. Không tồn tại mãnh lực nào vượt được vận tốc của ánh sáng, chỉ tốc độ hạt năng lượng điện tử bắt đầu suýt rà soát được với vận tốc của ánh sáng. Như vậy ánh nắng là thực thể khác biệt trong ngoài hành tinh không lúc nào biến đổi.

Cuộc thí nghiệm danh tiếng do nhị nhà công nghệ Mỹ Michelson với Morley tiến hành vào năm 1887 đang tạo đại lý cho thuyết của Einstein về ánh sáng. Để đo vận tốc của ánh nắng cho đúng một cách tuyệt đối, hai nhà công nghệ kia đang chế ra một khối hệ thống máy móc như sau: hai tuyến đường ống, mỗi đường ống lâu năm chừng một dặm được để thẳng góc với nhau. Đường ống trước tiên đặt theo thuộc chiều cùng với chiều trái đất quanh chung quanh mặt trời, đường ống sản phẩm hai hướng trái lại với chiều xoay của trái đất. Ở đầu từng một mặt đường ống để một tấm gương cùng một lúc phản vào cả hai tuyến đường ống một chùm ánh sáng. Thời đó fan ta tin rằng nơi nào trống không, là tất cả khí éther, cùng nếu thuyết này đúng thì một tia sáng sẽ đuổi theo đường ống như bạn ta bơi ngược chiều, với một tia sáng không giống sẽ đuổi theo đường ống như bạn ta bơi xuôi chiều. Tuy nhiên sau cuộc thí nghiệm, mọi fan đều kinh ngạc thấy rằng cả nhị chùm tia sáng thuộc dội ngược lại vào đúng một lúc như nhau. Thí nghiệm đó bị xem như là một thất bại.

Thuyết của Einstein tung ra năm 1905 để vấn đáp những thắc mắc của Michelson, Morley và các nhà đồ gia dụng lý học khác. Trong những khoảng trống không có khí éther và cuộc thể nghiệm với hai đường ống đang đo rất đúng tốc độ của ánh sáng. địa thế căn cứ vào thí nghiệm này, Einstein suy ra điều vô cùng quan trọng là tốc độ của tia nắng không lúc nào thay đổi bất kỳ đo dưới đk nào, cùng sự vận động của trái đất quay chung quanh phương diện trời cũng không tác động gì đến vận tốc của ánh sáng.

Trái với Newton, Einstein xác minh rằng không làm những gì có sự vận động tuyệt đối. Quan niệm có thiết bị thể hoạt động một cách hoàn hảo trong không gian là điều vô lý. Sự hoạt động của vật dụng thể chỉ nên tương so với sự vận động của thứ thể khác.

Xem thêm: Triệu Chứng Bệnh Viêm Da Dị Ứng Thời Tiết : Nguyên Nhân Và Cách Điều Trị

Trạng thái của các vật thể là vận động ở cùng bề mặt đất cùng khắp rất nhiều nơi trong vũ trụ, không tồn tại vật thể làm sao là tuyệt vời nhất đứng yên. Vào vũ trụ động, từ đồ thể bé dại như nguyên tử đến các dải dải ngân hà bao la, sự hoạt động là trạng thái vĩnh hằng. Trái đất quay tầm thường quanh khía cạnh trời với vận tốc 20 dặm/giây đồng hồ. Trong vũ trụ toàn bộ đều gửi động, và không có thứ gì đứng yên ổn một chỗ, thì làm cái gi có tiêu chuẩn chỉnh để đo tốc độ, chiều dài, kích thước, cân nặng và thời gian, ngoại trừ đo với sự hoạt động tương đối. Chỉ có ánh sáng là giỏi đối, vì tốc độ của ánh nắng lúc nào cũng là 186.000dặm/giây đồng hồ, bất cứ nguồn sáng, bất kể vị trí quan sát, đúng thật cuộc xem sét Michelson - Morley đã triệu chứng tỏ.

<...> Theo thuyết tương đối của Einstein thì người ta có thể đuổi kịp thừa khứ và sinh ra ở sau này nếu người ta có tốc độ vượt tốc độ ánh sáng. <...>...Thời gian và không gian không thể bóc tách rời nhau. Gần như vật luôn luôn luôn đưa động, do đó theo ý niệm của Einstein, chúng ta sống trong một vũ trụ bốn chiều mà thời hạn là chiều thứ tư <...>

Trong số những ý niệm của Einstein về vũ trụ, quan niệm về việc tương đối của thời gian đi ngược với ý niệm xưa nay, và cực nhọc hiểu hơn cả. Einstein chủ trương rằng: những đổi mới cố xảy ra ở nhiều nơi khác nhau có thể xảy ra và một lúc so với kẻ này, nhưng xẩy ra khác lúc so với kẻ khác ở một vị trí chuyển động tương đối với người trước. Thí dụ hai biến cố xẩy ra cùng một lúc so với người quan gần kề đứng trên mặt đất, có thể xảy ra khác lúc đối với người ngồi trên xe hỏa hay sản phẩm công nghệ bay. Thời hạn không xuất xắc đối, mà là tương so với vị trí và vận tốc của bạn quan sát. Áp dụng thuyết này để đánh giá vũ trụ, bạn ta thấy rằng một đổi mới cố, thí dụ một vụ nổ xẩy ra không một lúc đối với người quan tiếp giáp ở tức thì trên tinh cầu đó và người xem ở trên trái đất. Một thay đổi cố diễn ra trên một tinh mong xa lắc hoàn toàn có thể hàng năm mới tết đến chuyển hình ảnh tới mặt đất, mặc dầu ánh sáng chạy với vận tốc 186.000 dặm/giây đồng hồ. Vì chưng tinh tú ta quan gần kề thấy từ bây giờ chỉ là do tinh tú của bao nhiêu năm về trước, và tất cả thể hôm nay vì tinh tú ấy đang không còn.

Theo thuyết kha khá của Einstein thì bạn ta hoàn toàn có thể đuổi kịp vượt khứ và có mặt ở sau này nếu bạn ta có vận tốc vượt vận tốc ánh sáng. Mỗi tinh cầu hoạt động có một khối hệ thống thời gian riêng, không giống hẳn khối hệ thống thời gian ở phần đa tinh ước khác. Một ngày trên trái đất chỉ là thời hạn đủ để trái đất quay một vòng trên trục của nó. Sao Mộc mất nhiều thời giờ rộng trái khu đất để quay phổ biến quanh phương diện trời, bởi vậy một năm trên sao Mộc dài hơn một năm trên trái đất. Vận tốc càng nhanh, thời hạn càng chậm. Họ đều thân quen chỉ nghĩ rằng đầy đủ vật thể đều sở hữu ba chiều, mà lại Einstein công ty trương thời hạn cũng là một trong những chiều của không gian. Thời gian và không gian không thể tách bóc rời nhau. đầy đủ vật luôn luôn chuyển động, do đó theo quan niệm của Einstein, họ sống vào một vũ trụ bốn chiều mà thời gian là chiều thứ tư. Nói nắm lại, nền móng cơ bản của thuyết Einstein trình bày lần đầu tiên nửa nuốm kỷ trước đây là tính tương đối của mọi chuyển động, với tính tuyệt vời và hoàn hảo nhất độc độc nhất của ánh sáng.

Triển khai nguyên lý tương đối của gần như sự chuyển động, Einstein còn hỗ trợ sụp đổ một quan niệm khác vốn bền vững và kiên cố từ xa xưa. Từ bỏ trước fan ta vẫn tin rằng chiều dài và cân nặng trong gần như trường hợp hoàn toàn có thể quan niệm được vẫn là tuyệt vời và ko thể rứa đổi. Bây giờ đồng hồ Einstein khẳng định khối lượng hay trọng lượng thuộc chiều dài của một đồ vật thể đổi khác tùy theo tốc độ của thiết bị thể đó. Einstein chỉ dẫn thí dụ: một đoàn xe cộ lửa dài một ngàn bộ (Bộ: 0,304 mét) chạy với tốc độ bốn phần năm tốc độ của ánh sáng. Đối với những người đứng lặng một khu vực thì đoàn tàu chạy chỉ còn dài 600 bộ, những so với người ngồi bên trên thì đoàn tàu vẫn dài đủ 1000 bộ.

Tương từ như đoàn tàu, số đông vật thể vận động trong không khí cũng số đông co ngắn lại hơn nữa tùy theo tốc độ. Một cái gậy lâu năm 100 mã (mã (inch) = 0,025 mét), trường hợp phóng lên không khí với vận tốc 161.000 dặm/giây đồng hồ, sẽ co ngắn lại chỉ còn dài nửa mã. Trái đất thì tảo trục yêu cầu chu vi cũng teo rút lại chừng sáu phân mét.

Khối lượng cũng có thể thay đổi. Vận tốc càng cấp tốc thì trọng lượng của vật dụng thể càng tăng. Những cuộc xem sét đã chứng tỏ rằng vật thể bắn lên không khí với tốc độ lên tới mức 86% vận tốc ánh sáng, sẽ cân nặng gấp song so với khi còn nằm yên bên dưới đất. Sự kiện này có hậu quả đặc biệt quan trọng trong công cuộc cải cách và phát triển nguyên tử sau này.

Thuyết tương đối của Einstein trình diễn năm 1905 được xem là “Lý thuyết hạn chế về tính chất tương đối” vì chưng chỉ áp dụng riêng đối với sự chuyển động. Mặc dù nhiên, vào vũ trụ bọn chúng ta, hành tinh và các thiên thể rất ít khi chuyển động đều theo đường thẳng. Một kim chỉ nan phải bao gồm được phần lớn thứ chuyển động, new đủ để biểu đạt vũ trụ. Vì chưng lẽ đó, Einstein đã yêu cầu dành mười năm để thi công “Lý thuyết Tổng quát về tính tương đối”, trong số ấy ông phân tích sức mạnh bí ẩn đã khuyên bảo sự vận động của các hành tinh, định tinh, sao chổi, thiên thạch, ngoài trái đất và số đông vật thể không giống quay cuồng trong khoảng không của vũ trụ bao la.

Trong “lý thuyết tổng quát về tính chất tương đối” công bố năm 1915, Einstein đặt ra một ý niệm mới về sức hút, hòn đảo lộn hẳn những cách nhìn về trọng tải và ánh sáng đã được người ta đồng ý từ thời Isaac Newton. Newton cho trọng lực là một lực, mà lại khác với Newton, Einstein chứng tỏ rằng khoảng không gian phổ biến quanh một hành tinh hay một thiên thể, là 1 trong trường thu hút tương từ bỏ như trường đoản cú trường phổ biến quanh đá phái mạnh châm. Các vật thể béo như phương diện trời, các vì tinh tú những tỏa ra tầm thường quanh một trường hấp dẫn rất rộng. Trái đất với mặt trăng hút nhau là do vậy.

Thuyết trường hấp dẫn còn giải thích những chuyển động không bình thường của sao Kim, một hành tinh gần khía cạnh trời nhất, những hoạt động là nát óc hồ hết nhà thiên văn học từ bao cố kỉnh kỷ nay và là 1 trong những trường hòa hợp ngoại lệ, không áp theo định điều khoản về sự lôi kéo của Newton. Trường lôi kéo các tinh tú bao gồm sức cực mạnh rất có thể bẻ cong tia sáng. Vào khoảng thời gian 1919, tức là mấy năm sau khi thuyết tổng thể về tính kha khá được tung ra, phần đông bức hình ảnh chụp được vào một vụ nhật thực đã chứng thực thuyết của Einstein là đúng: các tia sáng đi theo con đường cong chứ chưa hẳn đường thẳng, vì chưng bị tác động trường hấp dẫn của phương diện trời.

Từ nền móng đó, Einstein suy ra rằng: không gian hình cong. Chịu ảnh hưởng của phương diện trời, những hành tinh cù theo đều đường như thế nào ngắn nhất, tương tự như con sông khi tan ra biển, phụ thuộc vào địa hình mà chảy theo rất nhiều đường tự nhiên nhất, dễ chảy nhất. Trong phạm vi trái đất, một bé tàu hay như là 1 chuyến tàu bay vượt biển, đi theo chưa hẳn đường thẳng nhưng mà là đường cong tức thị cung của một vòng tròn. Minh bạch là đường gần nhất giữa nhì điểm không phải đường thẳng mà là mặt đường cong. Định dụng cụ này còn đúng cả với sự chuyển động của thế giới hay tia sáng.

Nếu gật đầu thuyết không gian có hình cong, đề nghị đương nhiên gật đầu thuyết không gian hữu hạn. Ví dụ, một tia sáng sủa xuất phát tại 1 vì sao, sau hàng triệu năm ra đi, vẫn đã trở về mối cung cấp sáng cũ, chẳng khác gì nhà du lịch đi một chuyến vòng quanh cố giới. Vũ trụ chưa hẳn là ra mắt bất tận trong ko gian, mà bao gồm những giới hạn tuy ko thể khẳng định được những giới hạn này.

Xem thêm: Cách Sản Xuất Ma Túy Đá Từ Thuốc Cảm, Sản Xuất Ma Túy Đá

Trong số những tìm hiểu vĩ đại của Einstein về khoa học, góp phần của ông đến công cuộc nghiên cứu và phân tích về nguyên tử là có công dụng trực tiếp với sâu rộng nhất đối với thế giới ngày nay. Ít lâu sau thời điểm tờ chăm san vật lý học tập tung ra thuyết tương đối vào năm 1905, Einstein còn đến đăng nghỉ ngơi báo này một bài báo ngắn gồm tầm vang dội khôn cùng lớn, nhan đề là “Quán tính của một đồ gia dụng thể gồm tùy thuộc vào năng lượng của trang bị thể kia không?”. Einstein xác định rằng: không nhiều ra là trên định hướng năng lượng nguyên tử có thể sử dụng được. Sức mạnh khủng gớm của nguyên tử rất có thể được giải tỏa theo một phương trình vị Einstein đề ra: E = mc2, nghĩa là: tích điện bằng cân nặng nhân với vận tốc của ánh sáng, rồi lại nhân với vận tốc của tia nắng lần nữa. Nói một phương pháp cụ thể, Einstein mang lại rằng: vào nửa cân nặng Anh (cân Anh = 453,592 gam) của ngẫu nhiên chất gì đều chứa một tích điện tương đương với sức mạnh của bảy triệu tấn thuốc nổ TNT. Một nhà phản hồi đã dấn xét: nếu không tồn tại phương trình của Einstein “các nhà khoa học vẫn hoàn toàn có thể mò mẫm bóc được nguyên tử uranium, nhưng lại không chắc các nhà khoa học đó đã hiểu đó là một nguồn năng lượng khủng khiếp, vật liệu của các trái bom béo khiếp”.

kimsa88
cf68