Newton's Relativity: O se Malamalamaaga Muamua i le Fe'avea'i ma le Kalave
Pendahuluan
O Isaac Newton, o se tasi o saienitisi sili ona lauiloa i le talafaasolopito, na ia atiina ae ni aʻoaʻoga na suia ai lo tatou malamalama i le atulaulau. O lana galuega taua, "Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica," na lolomiina i le 1687, na faʻalauiloa ai tulafono o le gaioiga ma le tulafono o le kalave lautele. E ui o le manatu o le relativity, e pei ona lauiloa i aso nei, e masani ona faʻatatau ia Albert Einstein, o le manatu o le relativity na muamua faʻatulagaina i totonu o le anotusi o mekanika masani e Newton. O lenei tusiga o le a suʻesuʻeina ai mataupu faavae a Newton o le relativity, o latou aafiaga i le malamalama i le gaioiga ma le kalave, ma le auala na alualu ai nei manatu seʻia oʻo i le vaitaimi o le relativity a Einstein.
Tulafono o le Fe'avea'i a Newton
O tulafono a Newton e uiga i le gaioiga o le faavae lea o mekanika masani ma e aofia ai tulafono e tolu e faʻamatalaina ai le sootaga i le va o le gaioiga o se mea ma malosiaga o loʻo faʻatinoina i luga. O nei tulafono e tolu o:
1. Tulafono Muamua a Newton (Tulafono o le Inertia):
“O mea uma lava o le a tumau pea i le malolo pe gaoioi i se saoasaoa tumau i se laina sa’o se’i vagana ua galue se malosiaga mai fafo e suia lena tulaga.”
O lenei tulafono e faʻamamafa ai le taua o le inertia, o le uiga masani o se mea e faʻatumauina lona tulaga o le gaioiga. I le tulaga o le relativity, o lona uiga o le gaioiga faʻatatau i le va o mea e lua o le a le suia seʻi vagana ua faʻaaogaina se malosi.
2. Tulafono Lona Lua a Newton:
"O le fa'avavevaveina o se mea faitino e tutusa lelei ma le malosi o lo'o fa'atinoina i luga ma e fa'afeagai ma lona mamafa. I le fa'amatematika, o lenei mea e fa'aalia o le F = ma."
O iinei, o le malosi (F) o le fua lea o le mamafa (m) ma le fa'avavevaveina (a). O lenei tulafono e fa'aalia ai le auala e mafai ai ona suia le gaioiga a se mea e ala i le fa'aogaina o le malosi. I le tulaga o le fa'atatauga, o lona uiga o se malosi e fa'atino i luga o se mea o le a suia ai lana gaioiga fa'atatau.
3. Tulafono lona Tolu a Newton:
“O gaioiga taitasi o le a maua ai se tali tutusa ma faafeagai.”
O lenei tulafono e faʻamatalaina ai o malosiaga e tutupu faʻatasi i taimi uma. Afai e faʻatino e le mea A se malosiaga i le mea B, ona faʻatino lea e le mea B se malosiaga tutusa ae faʻafeagai i le mea A. E taua tele lenei mea i le malamalama i fegalegaleaiga i le va o meafaitino i totonu o se faiga tapuni.
Tulafono a Newton o le Kalave Lautele
O le tulafono a Newton o le kalave lautele e faapea o vaega uma i le atulaulau e tosina mai isi vaega uma i se malosi e tutusa lelei ma le fua o le mamafa o vaega e lua ma e feteenai ma le sikuea o le mamao i le va o la’ua. I le fa’amatematika, o lenei tulafono ua fa’apea mai:
\[ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} \]
O fea:
– \( F \) o le malosiaga o le kalave i le va o ni vaega se lua.
– \( G \) o le tumau o le kalave fa'avaomalo.
– O le \( m_1 \) ma le \( m_2 \) o le mamafa lea o vaega e lua.
– \( r \) o le mamao i le va o ogatotonu o le mamafa o vaega e lua.
O le tulafono a Newton o le kalave e maua ai le faavae mo le malamalama i mea e pei o taamilosaga a paneta ma le gaioiga o mea i luga o le fogaeleele o le Lalolagi. E taua tele foʻi lona sao i le manatu o Newton o le relativity, auā o le kalave o le malosi lea e aʻafia ai le gaioiga faʻatatau o mea i totonu o se fanua kalave.
Fa'atatauga a Newton
O le Newtonian relativity, pe sili atu ona sa'o, o le mataupu faavae o le relativity a Newton, o le manatu lea e faapea o tulafono o le fisiki e faaaogaina i le tasi faatulagaga faasinomaga inertial e faaaogaina foi i isi faatulagaga faasinomaga inertial uma. O lona uiga e leai se faatulagaga faasinomaga inertial faapitoa; o tulafono uma o le gaioiga e faaaogaina tutusa i soo se faatulagaga o loʻo gaoioi i se saoasaoa tumau e faatatau i le tasi ma le isi.
O le Mataupu Faavae o le Fa'atusatusaga Fa'a-Klasika
E mafai ona aoteleina le mataupu faavae o le felagolagoma'i a Newton e faapea:
– Suiga Kalilaia: E mafai ona suia fua faatatau o gaioiga i totonu o se faavaa faasinomaga inertial mai le tasi faavaa i le isi faavaa e fealua’i e faatatau i le muamua i se saoasaoa tumau e aunoa ma le suia o le foliga o fua faatatau.
O suiga i Kalilaia e faʻamatalaina ai le auala e suia ai faʻamaopoopoga o le avanoa-taimi i le va o ni faʻavaa faʻasino inertial se lua. Faʻapea o loʻo i ai ni faʻavaa faʻasino inertial se lua, S ma le S', lea e gaoioi ai S' i se saoasaoa tumau \( v \) e faʻatatau i le S. Afai o \( (x, y, z, t) \) o faʻamaopoopoga i le faʻavaa S ma \( (x', y', z', t') \) o faʻamaopoopoga i le faʻavaa S', ona mafai lea ona faʻaalia suiga i Kalilaia e pei ona:
\[ x' = x – vt \]
\[ y' = y \]
\[ z' = z \]
\[ t' = t \]
O lenei suiga e faʻaalia ai o le taimi e atoatoa ma e tutusa i faʻavae faʻasinomaga uma, o se vaʻaiga faavae lea i le mekanika masani.
Aafiaga o le Relativity a Newton
E tele ni aafiaga tāua o le relativity a Newton i le fisiki masani:
1. Inertia ma le Fe'avea'i Fa'atatau:
O se mea o loʻo gaoioi i se saoasaoa tumau i se tasi faʻavae inertial o le a tumau pea ona gaoioi i se saoasaoa tumau i se isi faʻavae inertial o le faʻasinomaga, e tusa ai ma le mataupu faavae o le inertia a Newton. O lona uiga o le gaioiga faʻatatau i le va o mea e lua e le suia seʻi vagana ua faʻatinoina e se malosi ia i latou.
2. Faasaoina o le Malosiaga:
I se fa'avae fa'asinomaga inertial, o le aofa'i atoa o le momentum o se faiga tapuni e tumau pea pe afai e leai ni malosiaga mai fafo e fa'agaoioia le faiga. O lenei mataupu fa'avae o le fa'avae lea o le tulafono o le fa'asaoina o le momentum, lea e taua i le malamalama i feto'ai ma fegalegaleaiga i le va o mea.
3. Kalave ma le Fe'avea'i Fa'ata'amilosaga:
O le tulafono a Newton o le kalave e mafai ai ona tatou vavalo i le gaioiga o paneta ma isi tino faalelagi. I le tulaga o le Newtonian relativity, o paneta uma e usitaʻia le tulafono lava e tasi o le kalave ma amio e tusa ai ma tulafono a Newton o le gaioiga i a latou lava faʻavae inertial o faʻasinomaga.
Suiga i le Relativity a Einstein
E ui lava ina saunia e le Newtonian relativity se faavae mautu mo le malamalama i le gaioiga ma le kalave, ae sa i ai ona tapulaa. O nisi o mea e tutupu, e pei o le saoasaoa faifai pea o le malamalama ma aafiaga relativistic i saoasaoa maualuluga, e le mafai ona faamatalaina e le Newtonian mechanics masani. O lenei mea na taitai atu ai i le atinaeina o aʻoaʻoga a Albert Einstein o le relativity faapitoa ma le lautele i le amataga o le 20 seneturi.
Fa'atatauga Fa'apitoa
O le aʻoaʻoga faapitoa a Einstein e uiga i le relativity, lea na faʻalauiloa i le 1905, na toe teuteuina ai ni manatu faavae o le Newtonian mechanics. O se tasi o ona manatu autu o le saoasaoa o le malamalama i totonu o se vacuum e tumau ma e tutoatasi mai le saoasaoa o le tagata matau. O lenei mea na feteenai ma le vaaiga a Newton i le taimi atoatoa ma taitai atu ai i manatu o le faalauteleina o le taimi ma le faapuupuuina o le umi i saoasaoa relativistic.
Fa'atatauga Lautele
O le General Relativity, na lolomiina e Einstein i le 1915, na suia ai le tulafono a Newton o le kalave i le manatu o le kalave o le pi'o o le vateatea-taimi e mafua mai i le tele ma le malosi. O lenei a'oa'oga e sili atu ona sa'o le fa'amatalaina o mea malolosi o le kalave, e pei o le ta'amilosaga o le paneta o Mercury ma pu uliuli, lea e le mafai e le tulafono a Newton o le kalave ona fa'amatalaina.
I'uga
O le relativity a Newton, faatasi ai ma ana tulafono o le gaioiga ma le kalave lautele, o se faavae taua o le fisiki masani lea na suia ai lo tatou malamalama i le atulaulau. O mataupu faavae o le relativity a Newton e maua ai se vaaiga tutusa o le gaioiga ma fegalegaleaiga i totonu o faavaa faasino i le inertial. E ui ina mulimuli ane suia e le relativity a Einstein, o le talatuu o Newton o loo tumau pea o se faavae malosi mo le suesueina ma le malamalama i mea tutupu faalenatura, mai le gaioiga o paneta i le faagasologa o aso taitasi.
