Relativity: Ke hoʻomaopopo ʻana i ka manaʻo o ka hakahaka a me ka manawa ma ke ʻano Physics
ʻO ke ʻano pili kekahi o nā manaʻo koʻikoʻi loa i ka physics hou, e hoʻololi ana i ke ʻano o ko kākou hoʻomaopopo ʻana i ke ao holoʻokoʻa. Ua hoʻolauna ʻia e Albert Einstein i ka hoʻomaka ʻana o ke kenekulia 20, ua māhele ʻia ke kumumanaʻo o ke pili i ʻelua mau ʻāpana nui: ke ʻano pili kūikawā a me ke ʻano pili laulā. Hāʻawi nā mea ʻelua i kahi ʻike hohonu o ka hakahaka, ka manawa, a me ke koʻikoʻi.
1. He Moʻolelo Pōkole o ka Relativity
I ka hopena o ke kenekulia 19, ua hāʻawi ka ʻepekema kuʻuna, i hoʻokumu ʻia e Isaac Newton, i kahi kahua paʻa no nā ʻano he nui o ka ʻepekema. Eia nō naʻe, ʻaʻole hiki ke wehewehe ʻia kekahi mau hanana e ke kumumanaʻo Newtonian. ʻO kekahi o nā pilikia nui loa, ʻo ia ka kūlike ʻole ma waena o nā mechanics Newtonian a me ka electromagnetism, i hoʻokumu ʻia e James Clerk Maxwell. ʻAʻole hiki ke wehewehe ʻia ke kūpaʻa i manaʻo ʻia e Maxwell no ka wikiwiki o ka mālamalama i loko o ke ʻano o nā mechanics Newtonian, ka mea i manaʻo i ka manawa a me ka hakahaka paʻa.
I ka makahiki 1905, ua paʻi ʻo Albert Einstein i kahi pepa e hoʻolauna ana i ke kumumanaʻo kūikawā o ka relativity. Ua hoʻohui kēia kumumanaʻo i nā manaʻo o ka hakahaka a me ka manawa i loko o hoʻokahi mea i kapa ʻia ʻo ka manawa-wā a ua hōʻike ʻia he mau ka wikiwiki o ka mālamalama i nā kiʻina kuhikuhi inertial āpau. He ʻumi makahiki ma hope mai, i ka makahiki 1915, ua hoʻolauna ʻo Einstein i kāna kumumanaʻo laulā o ka relativity, ka mea i hoʻonui i nā manaʻo o ka relativity kūikawā e hoʻokomo i ka umekaumaha, e pani ana i ka manaʻo Newtonian o ka umekaumaha me ke kumumanaʻo o nā loli i ka curvature o ka manawa-wā e ka nuipa a me ka ikehu.
2. Pilikino Kūikawā
Nā Kumumanaʻo Kumu
Hoʻokumu ʻia ke kumumanaʻo kūikawā o ka relativity ma luna o ʻelua mau postulations nui:
1. Ua like nā kānāwai o ke kino ma nā kiʻina kuhikuhi inertial āpau.
2. ʻO ka wikiwiki o ke kukui i loko o ka hakahaka he mau a kūʻokoʻa ia mai ka neʻe ʻana o ka mea nānā a i ʻole ke kumu kukui.
Nā hopena o ka Relativity Kūikawā
Mai kēia mau loina ʻelua, puka mai kekahi mau hopena kupanaha e kūʻē i ka ʻike maʻamau o kēlā me kēia lā:
– Hoʻonui Manawa: Neʻe mālie ka manawa no nā mea e neʻe ana e pili ana i kahi mea nānā. Ua hōʻike ʻia kēia hanana ma nā hoʻokolohua like ʻole, e like me nā nānā ʻana o nā ʻāpana subatomic e neʻe kokoke ana i ka wikiwiki o ka mālamalama a me ka hoʻohana ʻana i nā uaki atomika i nā mokulele.
– Ka Hoʻemi ʻana o ka Lōʻihi: ʻO kahi mea e neʻe ana e pili ana i ka mea nānā e ʻike ʻia he pōkole. Hana ʻia kēia hanana ma ke kuhikuhi o ka neʻe ʻana o ka mea.
– Ka Pili ʻana o ke Massa: Piʻi ka nuipa me ka wikiwiki. Ke hoʻokokoke aku nei kahi mea i ka wikiwiki o ka mālamalama, hoʻokokoke aku kona nuipa i ka palena ʻole, ʻo ia hoʻi, pono ia i ka ikehu palena ʻole e hoʻolalelale hou aku iā ia.
ʻO kekahi o nā haʻilula kaulana loa i loaʻa mai ka relativite kūikawā ʻo ia ka hoohalike E=mc², e hōʻike ana i ke kaulike ma waena o ka nuipa (m) a me ka ikehu (E) me ka wikiwiki o ka mālamalama mau (c) ma ke ʻano he mea hoʻonui.
Nā hopena o ka ʻenehana
ʻAʻole wale nā hopena o ka relativity kūikawā no ke kumumanaʻo akā no ka ʻenehana hou hoʻi. ʻO kahi laʻana ʻo ka Global Positioning System (GPS), kahi e koi ai i nā hoʻoponopono relativistic i kāna mau hōʻailona e hāʻawi i ke kūlana pololei.
3. Ka Hoʻohālikelike Laulā
Nā Kumumanaʻo Kumu
Hoʻonui ka relativite laulā i nā manaʻo o ka relativite kūikawā e hoʻokomo i ka umekaumaha ma ke ʻano he geometry o ka space-time. ʻO kona mau kumumanaʻo kumu:
1. ʻAʻole ka umekaumaha he ikaika e like me Newtonian, akā he piʻo a piʻo paha o ka hakahaka-manawa i hoʻokumu ʻia e ka nuipa a me ka ikehu.
2. Hoʻololi ka nuipa a me ka ikehu i ke ana o ka manawa-lewa, kahi e hoʻopilikia ai i nā ala pōkole loa i ukali ʻia e nā mea ma ia manawa-lewa.
ʻAno Honua o ka Manawa-Wā
Ma ke ʻano laulā o ka relativite, ʻo nā mea nui e like me nā hōkū a me nā hōkūhele e piʻo i ka manawa-ā puni iā lākou. ʻO Geodesics, a i ʻole nā ala pōkole loa, ma kēia manawa-ā piʻo ke kumu o ka hanana a mākou i ʻike ai he umekaumaha. Hiki ke ʻike ʻia kēia manaʻo ma ka noʻonoʻo ʻana i ka manawa-ā e like me kahi pepa laholio e kūlou ana ke kau ʻia kahi pōpō kaumaha ma luna.
Nā hanana koʻikoʻi
Ua wehewehe ka relativite laulā i nā hanana like ʻole i hiki ʻole ke wehewehe ʻia e nā mechanics Newtonian, e like me:
– Nā Aniani Umekaumaha: Hiki ke pelu ʻia ka mālamalama mai nā hōkū mamao a i ʻole nā galaxies e ka umekaumaha o nā mea nui, e like me nā galaxies a i ʻole nā lua ʻeleʻele, e hana ana i nā kiʻi i hoʻonui ʻia a hoʻopilikia ʻia paha.
– Ka Hoʻololi ʻUlaʻula o ka Gravitasi: Ke emi nei ke alapine (ʻulaʻula) o ke kukui e puka mai ana mai kahi mea nui ma muli o ka mana o ka umekaumaha ikaika.
– Nā Nalu Umekaumaha: Nā loli o ke kūlou ʻana o ka hakahaka-manawa i hoʻokumu ʻia e ka neʻe wikiwiki ʻana o ka nuipa, e like me ʻelua mau lua ʻeleʻele e hui pū ana. Ua ʻike mua ʻia kēia mau nalu e nā hoʻokolohua LIGO i ka makahiki 2015.
Ke hoʻāʻo ʻana i ka Relativity Laulā
ʻO kekahi o nā hoʻokolohua hoʻokolohua mua o ka relativity laulā ʻo ia ka nānā ʻana o Sir Arthur Eddington i ka neʻe ʻana o ka perihelion o Mercury a me ka eclipse lā o 1919. Ua ʻae kēia eclipse lā i nā nānā ʻana i ka deflection o ka mālamalama mai nā hōkū kokoke i ka Lā, e like me nā wānana o ka relativity laulā.
4. Pōʻaiapili Kosmolohiko
ʻO ka relativity laulā kekahi ke kumu o ka cosmology hou, ke aʻo ʻepekema o ke kumu, ka ulu ʻana, a me ke ʻano o ke ao holoʻokoʻa. Hoʻokumu ʻia nā kumu hoʻohālike o ke ao holoʻokoʻa e hoʻonui ana, me ke kumu hoʻohālike Big Bang, ma nā kaulike kahua a Einstein i loaʻa mai ka relativity laulā.
Ka Hoʻonui ʻana o ke Ao Holoʻokoʻa
ʻO ke Kānāwai o Hubble, ka mea e hōʻike ana e neʻe ana nā galaxies mai kekahi i kekahi, ʻo ia kekahi o nā hōʻike ikaika loa no ka hoʻonui ʻia ʻana o ke ao holoʻokoʻa. Hiki ke wehewehe wale ʻia kēia ma loko o ke ʻano o ka relativity laulā.
Mea ʻeleʻele a me ka Ikehu ʻeleʻele
Ua wānana pū ka relativite laulā i ke ola ʻana o nā mea ʻike ʻole ʻia a mākou e kapa nei he mea pouli a me ka ikehu pouli. ʻO ka mea pouli, i manaʻo ʻia he nui loa, ʻaʻole ia e hoʻopuka a hōʻike paha i ka mālamalama, akā hiki ke hoʻomaopopo ʻia kona alo mai kona hopena umekaumaha ma luna o nā mea ʻike ʻia. Ma ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ua manaʻo ʻia ʻo ia ke kumu o ka hoʻonui wikiwiki ʻana o ke ao holoʻokoʻa.
5. Ka Wā e Hiki Mai Ana o ka Noiʻi Relativity
A hiki i kēia lā, ke lawelawe mau nei ka relativite laulā a me ke kūikawā ma ke ʻano he mau kia o ka physics theoretical a me ka hoʻokolohua. Eia nō naʻe, aia kekahi mau wahi noiʻi e kū mai ana:
ʻO ke Kumumanaʻo Kahua Quantum a me ke Kaumaha Quantum
ʻO ka hoʻohui ʻana i ka relativity laulā a me ka mechanics quantum, nā kumumanaʻo ʻelua i kūleʻa loa i ka physics, he pilikia nui ia. ʻO nā hoʻoikaika e hoʻomohala i nā kumumanaʻo o ka umekaumaha quantum, e like me ke kumumanaʻo kaula a me ka umekaumaha quantum loop, e manaʻo e hoʻopili i kēia hakahaka.
Ka Hanana Nui Loa
ʻO ke aʻo ʻana i nā halos a puni nā lua ʻeleʻele, ka radiation Hawking, a me nā singularities ma ke kikowaena o nā lua ʻeleʻele he mau wahi noiʻi hana i kūkākūkā nui ʻia e nā kānaka ʻepekema.
Ka hopena
ʻO ka Relativity, ʻo nā mea kūikawā a me nā mea laulā, ua hoʻololi nui i ko mākou manaʻo no ka lewa, ka manawa, a me ke koʻikoʻi. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i kona mau kumumanaʻo ʻaʻole wale ia i hoʻonui i ko mākou mau ʻike ʻepekema akā ua hāʻawi pū i nā pono kūpono i nā ʻano ʻenehana hou. ʻO ka noiʻi mau ʻana ma kēia kahua a me nā hoʻoikaika ʻana e hoʻohui i ka koʻikoʻi me nā mechanics quantum e hoʻohiki i nā ʻike hou aʻe i ka wā e hiki mai ana. I ka pōkole, kōkua ka relativity iā mākou e hoʻomaopopo i ke ao holoʻokoʻa ma ke ʻano holoʻokoʻa a hohonu.
