פּאָסטולאַטן פון ספּעציעלע רעלאַטיוויטעט
הקדמה
אין די פריע 20סטע יארהונדערט, האט אלבערט איינשטיין פארגעשטעלט די ספעציעלע טעאריע פון רעלאטיוויטעט, וואס האט רעוואלוציאנירט אונזער פארשטאנד פון פלאץ, צייט און באוועגונג. די טעאריע איז באזירט אויף צוויי יסודות'דיגע פאסטולאטן וואס האבן טראנספארמירט קלאסישע פיזיק און צוגעשטעלט א נייע יסוד פאר מאדערנער פיזיק. דער ארטיקל וועט אויספארשן די צוויי פאסטולאטן פון ספעציעלע רעלאטיוויטעט אין טיפקייט, זייערע אימפליקאציעס פאר אונזער פארשטאנד פון די אוניווערס, און עטליכע וויכטיגע קאנסעקווענצן פון די טעאריע.
Latar Belakang
פאר דער אויפקום פון ספעציעלער רעלאטיוויטעט, איז פיזיק געווען דאמינירט דורך דער ניוטאנישער בליק וואס האט באטראכט רוים און צייט אלס אבסאלוטע ענטיטעטן. ליכט איז באטראכט געווארן אלס א כוואליע וואס פארשפרייט זיך דורך א היפאטעטישן מיטל גערופן דער עטער. אבער, עטלעכע עקספערימענטן, אריינגערעכנט דער מיכעלסאן-מורלי עקספערימענט, האבן נישט געקענט דעטעקטירן דעם עטער, וואס האט אויפגעהויבן יסודות'דיגע פראגעס וועגן דער נאטור פון ליכט און באוועגונג.
צוויי פּאָסטולאַטן פון ספּעציעלער רעלאַטיוויטעט
די ספּעציעלע טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט איז באַזירט אויף צוויי הויפּט פּאָסטולאַטן פארגעשטעלט דורך איינשטיין אין 1905:
1. פּאָסטולאַט פון רעלאַטיוויטעט:
"די געזעצן פון פיזיק זענען די זעלבע אין אלע אינערציאלע רעפערענץ ראמען."
דאָס מיינט אַז קיין אינערציעלע רעפֿערענץ־ראַם איז נישט מער בילכער ווי יעדער אַנדערער. אַלע באַאָבאַכטער וואָס רירן זיך מיט אַ קאָנסטאַנטער גיכקייט אין באַצוג צו יעדן אַנדערן וועלן באַאָבאַכטן די זעלבע געזעצן פֿון פֿיזיק.
2. פּאָסטולאַט פון דער קאָנסטאַנסי פון דער גיכקייט פון ליכט:
"די שנעלקייט פון ליכט אין א וואקוום איז קאנסטאנט און איז נישט אפהענגיק פון דער באוועגונג פון דער ליכט-קוואל אדער דעם באאבאכטער."
דאָס מיינט אַז די גיכקייט פֿון ליכט \(c \) איז די זעלבע פֿאַר אַלע באַאָבאַכטער, נישט קוקנדיק אויף זייער רעלאַטיווער גיכקייט צו דער ליכט-מקור. דאָס פּאָסטולאַט סותר דעם באַגריף פֿון אַבסאָלוטער צייט און אָרט וואָס איז אָנגענומען געוואָרן דורך ניוטאָנישער מעכאַניק.
אימפליקאציעס פון די פּאָסטולאַטן פון ספּעציעלע רעלאַטיוויטעט
די צוויי פּאָסטולאַטן פון ספּעציעלער רעלאַטיוויטעט האָבן טיפע אימפּליקאַציעס פֿאַר די קאָנצעפּטן פון פּלאַץ, צייט און באַוועגונג. דאָ זענען עטלעכע פון די הויפּט קאָנסעקווענצן פון די פּאָסטולאַטן:
1. צייט פארלענגערונג
צייט דיליישאַן איז אַ דערשיינונג אין וועלכער צייט גייט שטייטער פֿאַר אַן אָביעקט וואָס באַוועגט זיך אין באַצוג צו אַ סטאַציאָנערן באַאָבאַכטער. דאָס קען מען דערקלערן מיט די לאָרענץ טראַנספאָרמאַציעס, וואָס פאַרבייַטן די גאַלילעאַן טראַנספאָרמאַציעס אין ספּעציעלער רעלאַטיוויטעט. די גלייכונג פֿאַר צייט דיליישאַן קען מען אויסדריקן ווי:
[ט' = \frac{ט}{\sqrt{1 – \frac{v^2}{c^2}}}]
וואו:
– \(t' \) איז די צייט געמאסטן דורך א באוועגלעכן אבזערוואטאר.
– \(t \) איז די צייט געמאסטן דורך א סטאציאנערער אבזערוואטאר.
– \(v \) איז די רעלאטיווע שנעלקייט צווישן דעם באאבאכטער און דעם באוועגלעכן אביעקט.
– \(c \) איז די שנעלקייט פון ליכט.
די דערשיינונג איז באוויזן געווארן דורך פארשידענע עקספערימענטן, אריינגערעכנט באאבאכטונגען פון מיואן טיילכלעך וועלכע האבן א לענגערע לעבנס-צייט ווען זיי באוועגן זיך מיט שנעלקייטן וואס דערנענטערן זיך צו דער שנעלקייט פון ליכט.
2. לאַנגע קאָנטראַקציעס
לענג קאנטראקציע איז א פענאמען אין וועלכן די לענג פון א באוועגלעכן אביעקט וועט ווערן געמאסטן אלס קירצער אין דער ריכטונג פון זיין באוועגונג קאמפערד צו ווען דער אביעקט איז אין רו אין באצוג צו דעם באאבאכטער. די גלייכונג פאר לענג קאנטראקציע קען אויסגעדריקט ווערן אלס:
\[ ל' = ל \sqrt{1 – \frac{v^2}{c^2}} \]
וואו:
– \(L' \) איז די לענג פון דעם אביעקט געמאסטן דורך א באוועגלעכן אבזערוואטאר.
– \(L \) איז די לענג פון דעם אביעקט געמאסטן דורך א סטאציאנערן אבזערוואטאר.
– \(v \) איז די רעלאטיווע שנעלקייט צווישן דעם באאבאכטער און דעם באוועגלעכן אביעקט.
– \(c \) איז די שנעלקייט פון ליכט.
די לענג קאנטראקציע ווערט באדייטנד נאר ביי גיכקייטן וואס דערנענטערן זיך צו דער גיכקייט פון ליכט.
3. רעלאַטיוויטעט פון סימולטאַניטעט
די רעלאטיוויטעט פון גלייכצייטיגקייט איז די קאנצעפט אז געשעענישן וואס פאסירן גלייכצייטיג אין איין אינערציעלן רעפערענץ ראם מעגן נישט פאסירן גלייכצייטיג אין אן אנדער אינערציעלן רעפערענץ ראם וואס באוועגט זיך רעלאטיוו צום ערשטן. דאס ווייזט אז צייט איז רעלאטיוו, נישט אבסאלוט, און ווענדט זיך אין דעם באאבאכטער'ס רעפערענץ ראם.
4. ענערגיע און מאַסע
איינע פון די מערסט בארימטע רעזולטאטן פון ספעציעלע רעלאטיוויטעט איז די באציאונג צווישן מאַסע און ענערגיע, וואָס ווערט אויסגעדריקט אין דער גלייכונג:
\[ E = mc^2 \]
וואו:
– \(E \) איז ענערגיע.
– \(m \) איז די מאַסע.
– \(c \) איז די שנעלקייט פון ליכט.
די גלייכונג ווייזט אז מאַסע קען ווערן פארוואנדלט אין ענערגיע און פארקערט, און דערקלערט אזעלכע פענאמענען ווי נוקלעארע רעאקציעס און פארטיקל-אנטי-פארטיקל פארניכטונג.
עקספּערימענטאַלע און טעאָרעטישע קאָנסעקווענצן
עקספּערימענטאַלע טעסטינג
ספּעציעלע רעלאַטיוויטעט איז באַשטעטיקט געוואָרן דורך פֿאַרשידענע עקספּערימענטן, אַרייַנגערעכנט:
– מיכעלסאָן-מאָרלי עקספּערימענט: כאָטש ער איז אָריגינעל דיזיינד געוואָרן צו דעטעקטירן דעם עטער, שטיצן די נול רעזולטאַטן פון דעם עקספּערימענט דעם פּאָסטולאַט אַז די גיכקייט פון ליכט איז קאָנסטאַנט אין אַלע אינערציאַלע רעפערענץ ראַמען.
– מיואן באאבאכטונגען: מיואן טיילכלעך פראדוצירט דורך קאסמישע שטראלן אין דער ערד'ס אטמאספערע ווייזן לענגערע לעבנס-צייטן ווען זיי פארן מיט הויכע גיכקייטן, וואס איז אין איינקלאנג מיט צייט-אויסברייטערונג.
– שנעלקייט פון ליכט טעסטינג: מעסטונגען פון דער שנעלקייט פון ליכט פון באַוועגלעכע און סטאַציאָנערע קוועלער ווייַזן אַז די שנעלקייט פון ליכט בלייבט קאָנסטאַנט, ראַגאַרדלאַס פון דער באַוועגונג פון דער מקור.
אימפליקאציעס אין מאדערנער פיזיק
ספּעציעלע רעלאַטיוויטעט האט צוגעשטעלט דעם יסוד פֿאַר פילע אַנטוויקלונגען אין מאָדערנער פֿיזיק, אַרייַנגערעכנט:
– טיילכעל פיזיק: די פארשטאנד פון עלעמענטארע טיילכלעך און זייערע אינטעראקציעס איז שטארק באאיינפלוסט געווארן דורך ספעציעלע רעלאטיוויטעט, ספעציעל אין דער אנטוויקלונג פון דעם סטאנדארט מאדעל פון טיילכעל פיזיק.
– קאָסמאָלאָגיע: ספּעציעלע רעלאַטיוויטעט שפּילט אַ קריטישע ראָלע אין איינשטיינס טעאָריע פון אַלגעמיינער רעלאַטיוויטעט, וואָס באַשרײַבט גראַוויטאַציע ווי די קרומקייט פון צייט-רוים און פאָרמירט די באַזע פֿאַר מאָדערנער קאָסמאָלאָגיע.
– מאָדערנע טעכנאָלאָגיע: דער קאָנצעפּט פֿון ספּעציעלע רעלאַטיוויטעט איז געוואָרן אָנגעווענדט אין טעכנאָלאָגיעס ווי דזשי-פּי-עס, וואָס פֿאָדערט רעלאַטיוויסטישע קערעקשאַנז צו זיכער מאַכן הויכע אַקיעראַסי.
קריטיק און דערהייַנטיקונגען
כאָטש ספּעציעלע רעלאַטיוויטעט איז עקספּערימענטאַל באַוויזן געוואָרן, זענען דאָ עטלעכע שוועריקייטן און קריטיקן, באַזונדערס וועגן פּרוּוון צו אינטעגרירן עס מיט קוואַנטום מעכאַניק. קוואַנטום פעלד טעאָריע און איינשטיין'ס אַלגעמיינע טעאָריע פון רעלאַטיוויטעט זענען פּרוּוון צו אינטעגרירן ספּעציעלע רעלאַטיוויטעט אין אַ ברייטערן ראַם.
ספּעציעלע רעלאַטיוויטעט בלייבט אַ העכסט רעספּעקטירטע און ברייט אנגענומענע טעאָריע אין דער וויסנשאַפטלעכער קהילה. אָבער, פאָרשונג פאָרזעצט צו פאַרבעסערן אונדזער פארשטאנד פון די וניווערס און געפֿינען אַ מער פולשטענדיק טעאָריע וואָס קען אינטעגרירן אַלע פיזישע דערשיינונגען.
קעסימפּולאַן
אַלבערט איינשטיין'ס פּאָסטולאַט פון ספּעציעלער רעלאַטיוויטעט האָט רעוואָלוציאָנירט פיזיק און צוגעשטעלט די באַזע פֿאַר פילע מאָדערנע וויסנשאַפֿטלעכע און טעכנאָלאָגישע ענטדעקונגען. דורך באַהויפּטן אַז די געזעצן פון פיזיק זענען די זעלבע אין אַלע אינערציאַלע רעפֿערענץ ראַמען און אַז די גיכקייט פון ליכט איז קאָנסטאַנט, האָט די טעאָריע טראַנספאָרמירט אונדזער פֿאַרשטאַנד פון פּלאַץ, צייט און באַוועגונג.
צייט-אויסברייטערונג, לענג-קאנטראקציע, די רעלאטיוויטעט פון גלייכצייטיגקייט, און די באציאונג צווישן מאסע און ענערגיע זענען עטלעכע פון די הויפט קאנסעקווענצן פון דעם פאסטולאט, וועלכע זענען באשטעטיקט געווארן דורך צאלרייכע עקספערימענטן. ספעציעלע רעלאטיוויטעט האט נישט נאר בארייכערט טעארעטישע פיזיק, נאר אויך צוגעשטעלט דעם יסוד פאר דער פארגעשריטענער טעכנאלאגיע וואס מיר הנאה האבן היינט.
אלס א וויכטיגע יסוד פון מאָדערנער פיזיק, די פּאָסטולאַטן פון ספּעציעלער רעלאַטיוויטעט פאָרזעצן צו זיין דער טעמע פון פאָרשונג און אויספאָרשונג, וואָס פירט אונדז צו אַ טיפערן פארשטאנד פון די וניווערס און זיינע געזעצן.
