La fisica classica è dell'opinione che qualsiasi osservatore, indipendentemente dalla posizione, riceverà gli stessi risultati nelle misurazioni del tempo e dell'estensione. Il principio di relatività afferma che gli osservatori possono ottenere risultati diversi e tali distorsioni sono chiamate "effetti relativistici". Quando ci si avvicina alla velocità della luce, la fisica newtoniana si sposta.
Velocità della luce
Lo scienziato A. Michelson, che misurò la velocità della luce nel 1881, si rese conto che questi risultati non sarebbero dipesi dalla velocità con cui si stava muovendo la sorgente di radiazione. Insieme a E. V. Morley Michelson nel 1887 condusse un altro esperimento, dopo di che divenne chiaro al mondo intero: indipendentemente dalla direzione in cui viene presa la misurazione, la velocità della luce è ovunque e sempre la stessa. I risultati di questi studi erano contrari alle idee della fisica dell'epoca, perché se la luce si muove in un determinato mezzo (etere) e il pianeta si muove nello stesso mezzo, le misurazioni in direzioni diverse non possono essere le stesse.
In seguito, il matematico, fisico e astronomo francese Jules Henri Poincaré divenne uno dei fondatori della teoria della relatività. Ha sviluppato la teoria di Lorentz, secondo la quale l'esistentel'etere è immobile, quindi la velocità della luce relativa ad esso non dipende dalla velocità della sorgente. In sistemi di riferimento mobili si eseguono trasformazioni di Lorentz, e non galileiane (le trasformazioni galileiane fino ad allora accettate nella meccanica newtoniana). D'ora in poi, le trasformazioni galileiane sono diventate un caso speciale di trasformazioni di Lorentz, quando si passa a un altro sistema di riferimento inerziale a una velocità bassa (rispetto alla velocità della luce).
Abolizione dell'etere
L'effetto relativistico della contrazione della lunghezza, chiamato anche contrazione di Lorentz, è che per l'osservatore, gli oggetti che si muovono rispetto a lui avranno una lunghezza inferiore.
Albert Einstein ha dato un contributo significativo alla teoria della relatività. Abolì completamente un termine come "etere", che fino a quel momento era presente nei ragionamenti e nei calcoli di tutti i fisici, e trasferì tutti i concetti delle proprietà dello spazio e del tempo alla cinematica.
Dopo la pubblicazione dell'opera di Einstein, Poincaré non solo smise di scrivere articoli scientifici su questo argomento, ma non fece nemmeno menzione del nome del suo collega in nessuna delle sue opere, ad eccezione dell'unico caso di riferimento alla teoria della l'effetto fotoelettrico. Poincaré continuò a discutere delle proprietà dell'etere, negando categoricamente qualsiasi pubblicazione di Einstein, sebbene allo stesso tempo trattasse con rispetto il più grande scienziato e gli diede persino una brillante testimonianza quando l'amministrazione del Politecnico di Zurigo volle invitare Einstein diventare professore presso l'istituto scolastico.
Relatività
Anche molti di coloro che sono completamente in disaccordo con la fisica e la matematica, almeno in termini generali, qual è la teoria della relatività, perché forse è la più famosa delle teorie scientifiche. I suoi postulati distruggono le idee ordinarie sul tempo e sullo spazio, e sebbene tutti gli scolari studino la teoria della relatività, non basta conoscere le formule per comprenderla nella sua interezza.
L'effetto della dilatazione del tempo è stato testato in un esperimento con un aereo supersonico. Gli esatti orologi atomici a bordo iniziarono a rimanere indietro di una frazione di secondo dopo il ritorno. Se ci sono due osservatori, uno dei quali è fermo e il secondo si muove a una certa velocità rispetto al primo, il tempo per l'osservatore fermo andrà più veloce e per l'oggetto in movimento il minuto durerà un po' più a lungo. Tuttavia, se l'osservatore in movimento decide di tornare indietro e controllare l'ora, risulterà che il suo orologio mostra un po' meno del primo. Cioè, avendo percorso una distanza molto maggiore sulla scala dello spazio, ha "vissuto" meno tempo mentre si muoveva.
Effetti relativistici nella vita
Molti credono che gli effetti relativistici possano essere osservati solo quando la velocità della luce viene raggiunta o ci si avvicina ad essa, e questo è vero, ma puoi osservarli non solo disperdendo la tua navicella spaziale. Sulle pagine della rivista scientifica Physical Review Letters, puoi leggere il lavoro teorico dello svedesescienziati. Hanno scritto che gli effetti relativistici sono presenti anche in una semplice batteria per auto. Il processo è possibile grazie al rapido movimento degli elettroni degli atomi di piombo (a proposito, sono la causa della maggior parte della tensione nei terminali). Questo spiega anche perché, nonostante le somiglianze tra piombo e stagno, le batterie a base di stagno non funzionano.
Fancy Metals
La velocità di rotazione degli elettroni negli atomi è piuttosto bassa, quindi la teoria della relatività semplicemente non funziona, ma ci sono alcune eccezioni. Se ti sposti sempre più avanti lungo la tavola periodica, diventa chiaro che ci sono alcuni elementi più pesanti del piombo in essa. Una grande massa di nuclei viene bilanciata aumentando la velocità degli elettroni e può anche avvicinarsi alla velocità della luce.
Se consideriamo questo aspetto dal lato della teoria della relatività, diventa chiaro che gli elettroni in questo caso devono avere una massa enorme. Questo è l'unico modo per preservare il momento angolare, ma l'orbitale si restringe lungo il raggio, e questo è effettivamente osservato negli atomi di metalli pesanti, ma gli orbitali degli elettroni "lenti" non cambiano. Questo effetto relativistico si osserva negli atomi di alcuni metalli negli orbitali s, che hanno una forma regolare, sfericamente simmetrica. Si ritiene che sia come risultato della teoria della relatività che il mercurio abbia uno stato liquido di aggregazione a temperatura ambiente.
Viaggi nello spazio
Gli oggetti nello spazio sono l'uno dall' altrosu grandi distanze, e anche quando ci si muove alla velocità della luce, ci vorrà molto tempo per superarle. Ad esempio, per raggiungere Alpha Centauri, la stella più vicina a noi, un veicolo spaziale con la velocità della luce impiegherà quattro anni e per raggiungere la nostra galassia vicina, la Grande Nube di Magellano, ci vorranno 160.000 anni.
È ancora possibile volare ad Alpha Centauri e ritorno, perché ci vorranno solo otto anni, e per gli abitanti della nave, che avvertono l'effetto della dilatazione del tempo, questo periodo sarà molto inferiore, ma di ritorno da un viaggio in una galassia vicina, gli astronauti scopriranno che nella loro terra natale sono trascorsi trecentoventimila anni sul pianeta e la civiltà umana potrebbe aver cessato di esistere molto tempo fa. Pertanto, gli effetti relativistici consentono alle persone di viaggiare nel tempo. Questo è considerato uno dei problemi principali dell'esplorazione spaziale, perché a che serve conquistare lo spazio se non c'è modo di tornare?
Altre attività
Oltre alla famosa dilatazione temporale, c'è anche l'effetto relativistico Doppler, secondo il quale, se la sorgente delle onde inizia a muoversi, le onde che si propagano verso questo movimento saranno percepite dall'osservatore come "compresse", e verso la rimozione della lunghezza d'onda sarà aumentata.
Questo fenomeno è tipico di qualsiasi onda, quindi può essere osservato nell'esempio del suono nella vita di tutti i giorni. La riduzione di un'onda sonora è percepita dall'orecchio umano come un aumento del tono. Così,quando il segnale di un treno o di un'auto viene udito da lontano, è più basso, e se il treno passa accanto all'osservatore, mentre emette un suono, la sua altezza sarà maggiore al momento dell'avvicinamento, ma non appena gli oggetti si pareggiano e il treno inizia ad allontanarsi, il tono si abbassa bruscamente e prosegue ulteriormente sulle note più basse.
Questi effetti relativistici sono dovuti al classico analogo del cambiamento di frequenza quando il ricevitore e la sorgente si muovono, così come alla dilatazione relativistica del tempo.
Informazioni sul magnetismo
Tra le altre cose, i fisici moderni discutono sempre più del campo magnetico come effetto relativistico. Secondo questa interpretazione, il campo magnetico non è un'entità materiale fisica indipendente, non è nemmeno una delle manifestazioni del campo elettromagnetico. Il campo magnetico dal punto di vista della teoria della relatività è solo un processo che si verifica nello spazio attorno alle cariche puntiformi a causa del trasferimento di un campo elettrico.
I fautori di questa teoria credono che se C (la velocità della luce nel vuoto) fosse infinita, allora anche la propagazione delle interazioni in velocità sarebbe illimitata e, di conseguenza, non potrebbero verificarsi manifestazioni di magnetismo.
