בייַשפּיל פֿראַגעס דיסקוטירן איינשטיין'ס ערשטע און צווייטע פּאָסטולאַטן
אַלבערט איינשטיין, איינער פֿון די מערסט איינפֿלוסרײַכע פֿיגורן אין פֿיזיק, האָט פֿאָרגעשטעלט צוויי וויכטיקע פּאָסטולאַטן אין זײַן ספּעציעלער טעאָריע פֿון רעלאַטיוויטעט, באַקאַנט ווי איינשטיין'ס ערשטע און צווייטע פּאָסטולאַטן. די פּאָסטולאַטן האָבן אַרויסגערופֿן קאָנווענציאָנעלע פֿאַרשטענדענישן פֿון אָרט און צײַט און האָבן געעפֿנט דעם וועג פֿאַר רעוואָלוציאָנערע ענטדעקונגען אין פֿיזיק. אין דעם אַרטיקל וועלן מיר זיך טיפֿער פֿאַרטיפֿן אין די צוויי פּאָסטולאַטן און צושטעלן עטלעכע בײַשפּילן צו העלפֿן אונדז פֿאַרשטיין די פֿאַרבונדענע קאָנצעפּטן.
איינשטיין'ס ערשטער פּאָסטולאַט
איינשטיין'ס ערשטער פּאָסטולאַט, אויך באַקאַנט ווי דער פּרינציפּ פון רעלאַטיוויטעט, זאָגט אַז די געזעצן פון פיזיק זענען די זעלבע אין אַלע אינערציאַלע רעפערענץ ראַמען. מיט אַנדערע ווערטער, קיין אינערציאַלע רעפערענץ ראַם איז נישט בילכער ווי אַן אַנדערער, און אַלע פיזישע אָבסערוואַציעס מוזן בלייבן קאָנסיסטענט פון איין אינערציאַלע רעפערענץ ראַם צו אַן אַנדערער. דאָס איז אַ שליסל באַגריף וואָס ווייזט אַז רעלאַטיווע באַוועגונג צווישן אָבסערוואַטאָרן אַפעקטירט נישט די יסודותדיקע געזעצן פון נאַטור.
בייַשפּיל פֿראַגן און דיסקוסיע
פראגע 1: צוויי באנען, א און ב, באוועגן זיך מיט א קאנסטאנטע שנעלקייט פון \(v_A = 30 מ/ס\) און \(v_B = 40 מ/ס\) בהתאמה אין דער זעלבער ריכטונג. א פאסאזשיר אין באן א ווארפט א באל מיט א שנעלקייט פון \(u = 20 מ/ס\) צו דער פראנט פון באן (אין דער ריכטונג פון באן'ס באוועגונג). רעכנט אויס די שנעלקייט פון באל לויטן פאסאזשיר וואס שטייט ביי דער סטאנציע.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
כדי צו באַשטימען די גיכקייט פון דעם באַל לויטן באַאָבאַכטער בײַ דער סטאַנציע, דאַרפן מיר צולייגן די רעלאַטיווע גיכקייט פון דעם באַל צו דער גיכקייט פון באַן א. ווײַל די גאַנצע באַוועגונג איז אין איין דימענסיע, קענען מיר נוצן פּשוטע וועקטאָר אַדיציע:
\[
v_{\text{באַל, סטאַנציע}} = v_A + u = 30 \, מעטער/סעק + 20 \, מעטער/סעק = 50 \, מעטער/סעק
\]
אַלזאָ, די גיכקייט פֿון דעם באַל לויטן אָבסערוואַטאָר בײַ דער סטאַנציע איז \(50 מעטער/סעקונדע\).
פראגע 2: אן אסטראנאוט איז אינעווייניק פון א ספעיסשיף און באוועגט זיך מיט א קאנסטאנטער שנעלקייט. אויב דער אסטראנאוט צינדט אן א ליכט, וועט אן אבזערוואטאר אינדרויסן פון ספעיסשיף באאבאכטן אן אנדערע שנעלקייט פון ליכט ווי דער אסטראנאוט אינעווייניק פון ספעיסשיף?
פֿאַרעפֿנטלעכט:
לויט איינשטיינס ערשטן פּאָסטולאַט, זענען די געזעצן פון פיזיק, אַרייַנגערעכנט די גיכקייט פון ליכט אין אַ וואַקוום, די זעלבע אין אַלע אינערציאַלע רעפערענץ ראַמען. דאָס מיינט אַז די גיכקייט פון ליכט איז קאָנסטאַנט און איז נישט אָפענגיק פון דער גיכקייט פון דער מקור אָדער דעם אָבסערוואַטאָר. דעריבער, וועלן ביידע אַן אַסטראָנאַווט אינעווייניק פון דער ספעיסשיפֿ און אַן אָבסערוואַטאָר אַרויס פון דער ספעיסשיפֿ אָבסערווירן די זעלבע גיכקייט פון ליכט, נעמלעך \(c \approx 3 \times 10^8 \, m/s\).
איינשטיין'ס צווייטער פּאָסטולאַט
איינשטיין'ס צווייטער פּאָסטולאַט, אויך באַקאַנט ווי דער פּרינציפּ פון אומפאַרשידענהייט פון דער ליכט-געשווינדיקייט, זאָגט אַז די ליכט-געשווינדיקייט אין אַ וואַקוום איז די זעלבע פֿאַר אַלע באַאָבאַכטער, נישט קוקנדיק אויף דער רעלאַטיווער באַוועגונג פון דער מקור אָדער באַאָבאַכטער. דער פּאָסטולאַט אַרויספאָדערט דאָס קלאַסישע פֿאַרשטאַנד אַז די ליכט-געשווינדיקייט מוז ווערייִרן לויט דער שנעלקייט פון דער מקור אָדער באַאָבאַכטער.
בייַשפּיל פֿראַגן און דיסקוסיע
פראגע 3: א שטראל ליכט ווערט ארויסגעלאזט פון א לאמפ וואס באוועגט זיך מיט א שנעלקייט פון \(v = 0.6c\) אין באצוג צו א סטאציאנערן באאבאכטער. רעכנט אויס די שנעלקייט פון דעם שטראל ליכט לויטן סטאציאנערן באאבאכטער.
פֿאַרעפֿנטלעכט:
לויט איינשטיין'ס צווייטן פּאָסטולאַט, איז די גיכקייט פון ליכט אין אַ וואַקוום קאָנסטאַנט און די זעלבע פֿאַר אַלע באַאָבאַכטער, נישט קוקנדיק אויף דער רעלאַטיווער באַוועגונג צווישן דעם באַאָבאַכטער און דער ליכט-מקור. דעריבער, איז די גיכקייט פון אַ ליכט-שטראַל לויט אַ סטאַציאָנערן באַאָבאַכטער \(c\), דאָס הייסט:
\[
v_{\text{ליכט}} = c \approx 3 \times 10^8 \, מעטער/סעק.
\]
פראגע 4: צוויי ספעיסשיפן A און B רירן זיך איינער צום צווייטן מיט שנעלקייטן \(0.5c\) און \(0.7c\) בהתאמה אין באצוג צו אן אבזערוואטאר אויף דער ערד. וואס איז די שנעלקייט פון ספעיסשיף A לויט אן אבזערוואטאר אויף ספעיסשיף B?
פֿאַרעפֿנטלעכט:
אין אזעלכע פעלער, דארפן מיר ניצן רעלאטיוויסטישע טראנספארמאציעס צו באשטימען די רעלאטיווע שנעלקייט צווישן צוויי אביעקטן וואס באוועגן זיך נאנט צו דער שנעלקייט פון ליכט. די רעלאטיוויסטישע שנעלקייט פארמל פאר צוויי אביעקטן וואס קומען זיך אן איז:
\[
u' = \frac{u + v}{1 + \frac{uv}{c^2}}
\]
וואו \(u = 0.5c\) איז די גיכקייט פון שיף א אין באַצוג צו דער ערד און \(v = 0.7c\) איז די גיכקייט פון שיף ב אין באַצוג צו דער ערד. זינט זיי קומען נאנט, לייגן מיר אריין די ווערטן אין דער פאָרמולע:
\[
u' = \frac{0.5c + 0.7c}{1 + \frac{(0.5c)(0.7c)}{c^2}} = \frac{1.2c}{1 + 0.35} = \frac{1.2c}{1.35} \aprox 0.89c
\]
אַלזאָ, די גיכקייט פֿון פֿלאַך A לויט אַן אָבסערוואַטאָר אויף פֿלאַך B איז אַרום \(0.89c\).
קעסימפּולאַן
איינשטיינס ערשטע און צווייטע פּאָסטולאַטן פאָרשלאָגן יסודותדיקע איינזיכטן וואָס שטיצן די ספּעציעלע טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט. דער ערשטער פּאָסטולאַט מאַכט קלאָר אַז די געזעצן פון פיזיק זענען אומפאַרענדערלעך אין אינערציאַלע רעפערענץ ראַמען, וואָס גיט גלייכרעכטיקייט צווישן אַלע אינערציאַלע באַאָבאַכטער. דערווייל, דער צווייטער פּאָסטולאַט זאָגט אַז די גיכקייט פון ליכט איז קאָנסטאַנט, נישט קוקנדיק אויף דער באַוועגונג פון דער מקור אָדער באַאָבאַכטער, וואָס צעשטערט דעם פּרינציפּ פון רעלאַטיווע גיכקייטן אין קלאַסישער פיזיק.
פֿאַרשטיין די קאָנצעפּטן איז נישט נאָר קריטיש פֿאַר דער טעאָרעטישער שטודיע פֿון פֿיזיק, נאָר עס האָט אויך אַן השפּעה אויף מאָדערנע טעכנאָלאָגישע אַפּליקאַציעס, ווי למשל GPS נאַוויגאַציע סיסטעמען, וואָס דאַרפֿן רעלאַטיוויסטישע קאָרעקציעס. מיט געניטונגען און ביישפּילן קען מען די קאָנצעפּטן גרינגער פֿאַרשטיין און אָנווענדן אין פֿאַרשידענע קאָנטעקסטן. האָפֿנטלעך האָט דער אַרטיקל געהאָלפֿן קלאָר מאַכן די גרונטפּרינציפּן הינטער איינשטיין'ס ספּעציעלער טעאָריע פֿון רעלאַטיוויטעט.
