Quelle est la théorie de la relativité pour les nuls

La théorie spéciale de la relativité a littéralement révolutionné le monde de la physique et a complètement changé la compréhension généralement acceptée du monde qui nous entoure.

De nombreux physiciens sont encore engagés dans des discussions animées liées à la théorie de la relativité. Dans ce matériel, j'essaierai d'expliquer aussi clairement que possible ce qu'est cette théorie de la relativité.

Théorie spéciale et générale de la relativité

En 1905, le grand physicien Albert Einstein a publié son ouvrage intitulé Special Theory of Relativity (ci-après dénommé SRT), dans lequel une explication sur la manière de décrire les mouvements entre différents référentiels inertiels ou, plus simplement, des objets, qui se déplacent les uns par rapport aux autres avec un certain la vitesse.

Dans son travail, le scientifique a déclaré que lors du mouvement de deux objets à une vitesse fixe, vous avez besoin étudier leur mouvement les uns par rapport aux autres, et ne pas prendre l'un des objets comme un système absolu compte à rebours.

En termes simples, si les astronautes conventionnels volent sur un vaisseau spatial, et vous et votre partenaire sur un autre, alors pour afin de comparer vos observations, la seule chose que vous devez savoir est la vitesse par rapport à l'autre ami.

Théorie spéciale de la relativité

C'est une sous-section unique qui étudie un cas exclusivement spécial (c'est pourquoi on l'appelle ainsi), dans lequel le mouvement est uniforme et rectiligne.

Dans le cas où un objet matériel est accéléré ou se déplace dans un arc, alors CENT Ne s'applique pas. Dans ce cas, il est déjà utilisé Relativité générale (Théorie générale de la relativité), décrivant le mouvement des corps dans tous les autres cas.

Toute la théorie d'Einstein est basée sur les principaux postulats suivants:

1. Le principe de relativité. Selon lui, toutes les lois physiques agissent même sur des objets qui sont des référentiels inertiels (se déplacent les uns par rapport aux autres à une vitesse fixe).
2. Le principe de la vitesse de la lumière. La vitesse de la lumière est la même pour absolument tous les objets, et peu importe à quelle vitesse les objets matériels se déplacent par rapport à la source de lumière.

Recherches d'éther et données expérimentales

À la fin du XIXe siècle, les scientifiques de cette époque recherchaient activement le soi-disant éther - le milieu où, selon leurs idées, les ondes lumineuses auraient dû se propager. Dans le même temps, une analogie avec les ondes sonores a été considérée, et ils ont besoin d'un certain milieu pour se propager.

En conséquence, il y avait une conviction que la vitesse de la lumière changera en fonction de la vitesse de l'observateur par rapport à l'éther.

Einstein, contrairement à ses collègues, a décidé de faire confiance aux résultats des expériences et a rejeté la théorie de l'éther comme intenable, et a avancé son hypothèse basée sur les résultats expérimentaux obtenus Les données.

Et il a conclu que toutes les lois physiques, comme la vitesse de la lumière, sont constantes et ne dépendent en aucun cas de la propre vitesse de l'observateur.

Homogénéité de l'espace et du temps

Ainsi, selon SRT, il existe un lien immuable entre l'espace et le temps. Nous savons tous parfaitement que notre Univers a trois dimensions spatiales:

Bas-haut, gauche-droite et va-et-vient. A ce trio immuable s'ajoute également la dimension dite du temps, et maintenant ces quatre dimensions sont à la base de notre continuum espace-temps.

Donc, si vous vous déplacez à grande vitesse, alors spécifiquement vos observations concernant le temps et l'espace différera considérablement des observations d'autres observateurs qui se déplacent avec beaucoup moins la vitesse. Difficile, maintenant je vais l'expliquer avec un exemple simple.

Alors, imaginez deux vaisseaux spatiaux. Sur l'un est vous et vous tenez un pointeur laser. Vous l'allumez et le pointez à angle droit vers un miroir situé au plafond, et regardez comment il (le faisceau laser), réfléchi verticalement vers le bas, tombe sur le sol.

Imaginons maintenant que c'est votre vaisseau qui se déplace à une vitesse énorme de la moitié de la vitesse de la lumière. Donc, selon la théorie spéciale d'Einstein, cette vitesse sera absolument invisible pour vous.

Mais pour les observateurs du deuxième vaisseau spatial, qui est au repos, observant votre expérience avec un laser, ils verront une image complètement différente, à savoir:

Un observateur extérieur verra que le faisceau que vous émettez se déplacera en diagonale vers le miroir (et non sous un comme dans votre cas), puis réfléchissant de sa surface, va également en diagonale vers le sol et tombe sur lui.

En d'autres termes, la trajectoire du faisceau laser sera différente pour vous et pour un observateur extérieur. Cela signifie que le temps nécessaire au faisceau pour parcourir différentes distances sera également différent.

Ce phénomène est appelé dilatation du temps, c'est-à-dire que le temps sur votre vaisseau, se déplaçant à grande vitesse, s'écoulera beaucoup plus lentement que pour les observateurs extérieurs.

Cette expérience de pensée montre qu'il existe un lien inextricable entre l'espace et le temps. Cette connexion n'est clairement visible que lorsqu'il s'agit de vitesses proches de la vitesse de la lumière.

Combiner masse et énergie

De plus, le grand scientifique a dérivé une formule selon laquelle masse et énergie sont inextricablement liées:

Ainsi, selon la théorie du grand physicien, lorsque la vitesse d'un objet fait de matière s'approche de la vitesse de la lumière, alors sa masse augmente. En d'autres termes, plus la vitesse d'un objet est élevée, plus son poids est important, ce qui signifie qu'il devient de plus en plus difficile de le disperser.

Ainsi, lorsqu'un objet matériel atteint la vitesse de la lumière, sa masse sera égale à l'infini.

Par conséquent, plus le corps est lourd, plus il faut d'énergie pour l'accélérer, et une quantité infinie d'énergie est nécessaire pour accélérer un corps avec une masse infinie.

Il s'ensuit que pour les objets matériels, la vitesse de la lumière est en principe inaccessible.

Avant cette théorie, personne ne voyait un lien évident entre l'énergie et la masse et c'est Einstein qui a prouvé que la loi de conservation de l'énergie et la loi de conservation de la masse font partie d'une loi générale masse-énergie.

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