Ka nuipaʻa, ka ikaika, a me ka ikehu Relativistic
Pendahuluan
ʻO ke kumumanaʻo kūikawā o ka relativity, i hoʻomohala ʻia e Albert Einstein i ka makahiki 1905, ua hoʻololi nui i ke ʻano o ko mākou hoʻomaopopo ʻana i nā manaʻo o ka nuipa, ka momentum, a me ka ikehu. I loko o ke ʻano o ka relativity kūikawā, ʻaʻole paʻa kēia mau manaʻo, e like me ka physics Newtonian, akā hilinaʻi ia i ka wikiwiki pili o kahi mea e pili ana i kahi mea nānā. E kūkākūkā kikoʻī kēia ʻatikala i nā manaʻo relativistic o ka nuipa, ka momentum, a me ka ikehu, a me ko lākou hopena no ka physics hou.
Mass Relativistic
I loko o ke kinoea kuʻuna, ua manaʻo ʻia ka nuipa he waiwai paʻa o kahi mea, kūʻokoʻa i kona wikiwiki. Eia nō naʻe, i ka pilina kūikawā, hilinaʻi ka nuipa o kahi mea i kona wikiwiki e pili ana i ka mea nānā.
Mass Relativistic vs. Mass Invariant
– Nuipaʻa Invariant (Mass Rest, \(m_0\)): ʻO ka nuipaʻa invariant ka nuipaʻa i ana ʻia e ka mea nānā e neʻe pū ana me ka mea, ʻo ia hoʻi, i ka wā e hoʻomaha ai ka mea e pili ana i ka mea nānā. He mau ka nuipaʻa invariant a ʻaʻole e loli me ka nānā ʻole i ka wikiwiki o ka mea.
– Nuipaʻa Hoʻohālikelike (\(m\)): ʻO ka nuipaʻa hoʻohālikelike ka nuipaʻa e hilinaʻi ana i ka wikiwiki o ka mea e pili ana i ka mea nānā. Piʻi kēia nuipaʻa i ka piʻi ʻana o ka wikiwiki o ka mea a hiki ke hōʻike ʻia e ka hoohalike:
\[ m = \frac{m_0}{\sqrt{1 – \frac{v^2}{c^2}}} \]
Ma hea:
– ʻO \( m \) ka nuipa relativistic.
– ʻO \( m_0 \) ka nuipaʻa hoʻomaha (invariant).
– ʻO \( v \) ka wikiwiki o ka mea.
– ʻO \( c \) ka wikiwiki o ka mālamalama.
Piʻi ka nuipa relativistic me ka palena ʻole i ka hoʻokokoke ʻana o ka wikiwiki o kahi mea i ka wikiwiki o ka mālamalama, ʻo ia hoʻi, ʻaʻole hiki i kahi mea me ka nuipa hoʻomaha ke hiki a ʻoi aku paha i ka wikiwiki o ka mālamalama no ka mea e pono ai ka ikehu palena ʻole.
Ka Momentum Relativistic
Ua wehewehe ʻia ka Momentum ma ke ʻano he huahana o ka nuipa a me ka wikiwiki o kahi mea (\(p = mv\)). Ma ke ʻano pili pili kūikawā, ua hoʻonui ʻia kēia wehewehe ʻana e hoʻokomo i nā hopena pili pili.
Ka Wehewehena o ka Momentum Relativistic
Ua wehewehe ʻia ka momentum relativistic (\( p \)) penei:
\[ p = \gamma m_0 v \]
Ma hea:
– ʻO \( p \) ka momentum relativistic.
– ʻO \( \gamma \) ka Lorentz factor, i wehewehe ʻia penei:
\[ \gamma = \frac{1}{\sqrt{1 – \frac{v^2}{c^2}}} \]
– ʻO \( m_0 \) ke kaumaha koena.
– ʻO \( v \) ka wikiwiki o ka mea.
Piʻi ka Lorentz factor (\( \gamma \)) me ka wikiwiki o ka mea a hoʻokokoke aku i ka palena ʻole i ka hoʻokokoke ʻana o ka wikiwiki i ka wikiwiki o ka mālamalama. No laila, piʻi nui pū ka momentum relativistic i nā wikiwiki kiʻekiʻe.
Ikehu Hoʻohālikelike
ʻO ke kumumanaʻo o ka ikehu i ka relativity kūikawā e komo pū ana me ka ikehu kinetic a me ka ikehu hoʻomaha (ka nuipa ikehu) o kahi mea. ʻO ka ikehu holoʻokoʻa (\(E\)) o kahi mea i ka relativity kūikawā ka hui pū ʻana o kēia mau ʻāpana ʻelua.
Ikehu Holoʻokoʻa a me ka Ikehu Kinetic
Ua wehewehe ʻia ka ikehu holoʻokoʻa ma ka relativity kūikawā penei:
\[ E = \gamma m_0 c^2 \]
Ma hea:
– ʻO \( E \) ka ikehu holoʻokoʻa.
– ʻO \( \gamma \) ka mea Lorentz.
– ʻO \( m_0 \) ke kaumaha koena.
– ʻO \( c \) ka wikiwiki o ka mālamalama.
ʻO ka ikehu holoʻokoʻa e komo pū ana me ka ikehu kinetic a me ka ikehu hoʻomaha. Hiki ke loaʻa ka ikehu kinetic relativistic (\( E_k \)) ma ka unuhi ʻana i ka ikehu hoʻomaha mai ka ikehu holoʻokoʻa:
\[ E_k = E – m_0 c^2 \]
\[ E_k = (\gamma – 1) m_0 c^2 \]
Ma nā wikiwiki haʻahaʻa (\( v \ll c \)), hoʻokokoke ka ikehu kinetic relativistic i ka ikehu kinetic maʻamau (\( \frac{1}{2} m_0 v^2 \)).
Ka Hoʻohālikelike o ka Nuipa-Ikehu
ʻO kekahi o nā hopena kaulana loa o ka relativity kūikawā ʻo ia ka hoʻohālikelike mass-energy, e hōʻike ana i ka pilina ma waena o ka nuipa a me ka ikehu:
\[ E = mc^2 \]
Hōʻike kēia kaulike hiki ke hoʻololi ʻia ka nuipa i ikehu a me ka hope. ʻO kēia ke kumumanaʻo e pili ana i nā hopena nukelea a me nā hanana e like me ka luku ʻana o ka particle-antiparticle, kahi e nalowale ai nā ʻāpana a me nā antiparticles a hoʻokuʻu ʻia ko lākou ikehu ma ke ʻano he photons (nā ʻāpana māmā).
Nā hopena a me nā noi o ka Relativity Kūikawā
ʻIke Kinohi
I loko o ke kinoea ʻāpana, he mea koʻikoʻi ka relativity kūikawā no ka hoʻomaopopo ʻana i ke ʻano o nā ʻāpana subatomic i nā wikiwiki kiʻekiʻe. ʻO nā ʻāpana e neʻe kokoke ana i ka wikiwiki o ka mālamalama, e like me nā electrons i loko o nā mea hoʻolalelale ʻāpana, hōʻike i nā hopena relativistic koʻikoʻi. ʻO ka hoʻohālikelike nui-ikehu e hiki ai iā mākou ke hoʻomaopopo i nā kaʻina hana e like me ka palaho radioactive a me nā hopena fusion nuklea.
Kosmoloji
He kuleana koʻikoʻi ko ka relativity kūikawā i ka cosmology, ke aʻo ʻana i ke kumu a me ke ʻano o ke ao holoʻokoʻa. No ka laʻana, ʻoi aku ka maopopo o ka radiation background microwave cosmic, he koena o ka Big Bang, i loko o ke ʻano o ka relativity kūikawā. Eia kekahi, ʻo ka relativity kūikawā ke kumu no ka relativity laulā, kahi i hoʻohana ʻia e wehewehe i ka umekaumaha a me ka ulu ʻana o ka cosmic.
ʻenehana hou
Hilinaʻi ka nui o nā ʻenehana hou i nā kumumanaʻo o ka relativity kūikawā. ʻO nā ʻōnaehana GPS, no ka laʻana, pono i nā hoʻoponopono relativistic e hāʻawi i kahi kūlana pololei. Neʻe nā satelite GPS i nā wikiwiki kiʻekiʻe e pili ana i ka ʻili o ka Honua, a pono e noʻonoʻo ʻia nā ʻokoʻa manawa i hoʻokumu ʻia e nā hopena relativistic.
Ikehu Nukelea
ʻO ka ikehu nukelea, ma nā mea hana nukelea a me nā mea kaua nukelea, he noi pololei ia o ka hoʻohālikelike nui-ikehu a Einstein. I nā hopena nukelea, ua hoʻololi ʻia kahi liʻiliʻi o ka nuipa i kahi nui o ka ikehu, i hana ʻia e nā hopena fusion a i ʻole fission.
Ka hopena
Ua hoʻolauna ke kumumanaʻo kūikawā o Albert Einstein no ka relativity i nā manaʻo o ka nuipa relativistic, ka momentum, a me ka ikehu, e hoʻololi ana i ko mākou ʻike i ka physics. Piʻi ka nuipa relativistic me ka wikiwiki, hōʻike ka momentum relativistic i ke ʻano nonlinear i nā wikiwiki kiʻekiʻe, a ʻo ka ikehu holoʻokoʻa e komo pū ana me ka ikehu kinetic a me ka ikehu hoʻomaha.
Ua hoʻomākaukau ke kaulike nuipa-ikehu \(E = mc^2 \) i ke ala no nā noi ʻenehana a me nā noi ʻepekema he nui, me ka physics particle, cosmology, a me ka ikehu nukelea. ʻAʻole wale ke kumumanaʻo kūikawā o ka relativity e wehewehe i nā hanana i hiki ʻole i ka physics kuʻuna ke wehewehe akā hāʻawi pū i ke kumu no ke kumumanaʻo laulā o ka relativity a me ka ʻike hohonu o ke ao holoʻokoʻa.
No laila, he mea nui ka hoʻomaopopo ʻana i ka nuipa relativistic, ka momentum, a me ka ikehu no kekahi physicist a me ka ʻepekema e makemake ana e ʻimi i nā palena o ka ʻike kanaka o ke ao holoʻokoʻa. ʻO ke kumumanaʻo kūikawā o ka relativity kekahi o nā hoʻokō nui loa i ka mōʻaukala o ka ʻepekema, e hōʻike ana i ka mana a me ka nani o ka makemakika i ka wehewehe ʻana i nā hanana kūlohelohe.
