Sådan fungerer speciel relativitet

Særlig relativitet beskriver hvordan rum og tid ikke er absolutte, men er relative til iagttageren. Det betyder, at der ikke er noget universelt "nu", og at længden af ​​objekter og tidens hastighed kan variere afhængigt af observatørens bevægelse.

De grundlæggende postulater af speciel relativitet er:

* Fysikkens love er de samme for alle observatører i ensartet bevægelse.

* Lysets hastighed i et vakuum er den samme for alle observatører, uanset lyskildens eller observatørens bevægelse.

Tidsudvidelse

Tidsudvidelse er en af ​​de mest berømte effekter af speciel relativitet. Den siger, at bevægelige ure kører langsommere end stationære ure.

$$ \Delta t =\gamma \Delta t_0 $$

hvor:

* \(\Delta t\) er tidsforskellen mellem det bevægelige og stationære ur

* \(\Delta t_0\) er tidsforskellen mellem de stationære ure

* \(\gamma\) er Lorentz-faktoren

Lorentz-faktoren er et matematisk udtryk, der afhænger af hastigheden af ​​det bevægelige objekt. Det er givet af:

$$ \gamma =\frac{1}{\sqrt{1 - v^2/c^2}} $$

hvor:

* \(v\) er hastigheden af ​​det bevægelige objekt

* \(c\) er lysets hastighed

Som du kan se fra denne ligning, stiger Lorentz-faktoren, når objektets hastighed øges. Det betyder, at tiden går langsommere for objekter, der bevæger sig med høj hastighed.

Længdesammentrækning

Længdesammentrækning er en anden effekt af speciel relativitet. Den siger, at objekter i bevægelse er kortere end stationære genstande.

$$ L =\frac{L_0}{\gamma} $$

hvor:

* \(L\) er længden af ​​det bevægelige objekt

* \(L_0\) er længden af ​​det stationære objekt

* \(\gamma\) er Lorentz-faktoren

Som du kan se af denne ligning, falder Lorentz-faktoren, efterhånden som objektets længde øges. Det betyder, at objekter, der er meget lange, er mindre påvirket af længdesammentrækning end objekter, der er korte.

Rumtid

Særlig relativitet kombinerer rum og tid til en enkelt enhed kaldet rumtid. Rumtid er et firedimensionelt kontinuum, hvor alle begivenheder finder sted.

Rumdelen af ​​rumtid består af de tre dimensioner af rummet:længde, bredde og højde. Tidsdelen af ​​rumtid er den fjerde dimension:tid.

Rumtiden er buet af tilstedeværelsen af ​​masse og energi. Jo mere masse og energi et objekt har, jo mere krummer det rumtiden.

Rumtidens krumning påvirker den måde, objekter bevæger sig på. Objekter bevæger sig i buede baner gennem rumtiden, og deres hastighed kan påvirkes af rumtidens krumning.

Anvendelser af speciel relativitet

Særlig relativitetsteori har mange vigtige anvendelser, herunder:

* Atombombens udvikling

* Designet af partikelacceleratorer

* Udvikling af GPS-systemer

* Studiet af sorte huller og andre astrofysiske fænomener

Særlig relativitetsteori er en af ​​de vigtigste og mest succesrige teorier i fysik. Det har fuldstændig ændret vores forståelse af rum og tid.