SRT, TOE - sotto queste abbreviazioni si trova il termine "teoria della relatività", familiare a quasi tutti. Tutto può essere spiegato con un linguaggio semplice, anche l'affermazione di un genio, quindi non disperate se non vi ricordate il corso di fisica della scuola, perché in re altà tutto è molto più semplice di quanto sembri.
La nascita della teoria
Allora, iniziamo il corso "La Teoria della Relatività per i manichini". Albert Einstein pubblicò il suo lavoro nel 1905 e suscitò scalpore tra gli scienziati. Questa teoria ha coperto quasi completamente molte lacune e incongruenze nella fisica del secolo scorso, ma, inoltre, ha capovolto l'idea di spazio e tempo. Era difficile per i contemporanei credere a molte delle affermazioni di Einstein, ma esperimenti e studi hanno solo confermato le parole del grande scienziato.
La Teoria della Relatività di Einstein spiegava in termini semplici ciò con cui le persone avevano lottato per secoli. Può essere definita la base di tutta la fisica moderna. Tuttavia, prima di continuare a parlare della teoria della relatività, dovremmochiarire la questione dei termini. Sicuramente molti, leggendo articoli scientifici popolari, si sono imbattuti in due abbreviazioni: SRT e GRT. In effetti, significano concetti un po' diversi. La prima è la teoria della relatività speciale e la seconda sta per "relatività generale".
Semplicemente complesso
SRT è una teoria più antica che in seguito divenne parte di GR. Può considerare solo i processi fisici per gli oggetti che si muovono a una velocità uniforme. La teoria generale può descrivere cosa succede agli oggetti in accelerazione e anche spiegare perché esistono particelle di gravitone e gravità.
Se hai bisogno di descrivere il movimento e le leggi della meccanica, così come la relazione tra spazio e tempo quando ti avvicini alla velocità della luce, questo può essere fatto dalla teoria della relatività speciale. In parole povere, può essere spiegato come segue: ad esempio, gli amici del futuro ti hanno regalato un'astronave in grado di volare ad alta velocità. Sul muso della navicella c'è un cannone in grado di sparare a tutto ciò che sta davanti con i fotoni.
Quando viene sparato un colpo, rispetto alla nave, queste particelle volano alla velocità della luce, ma, logicamente, un osservatore fermo dovrebbe vedere la somma di due velocità (i fotoni stessi e la nave). Ma niente del genere. L'osservatore vedrà i fotoni che si muovono a 300.000 m/s, come se la velocità della nave fosse zero.
Il fatto è che non importa quanto velocemente si muova un oggetto, la velocità della luce per esso è un valore costante.
Questol'affermazione è alla base di sorprendenti conclusioni logiche come il rallentamento e la distorsione del tempo, a seconda della massa e della velocità dell'oggetto. Molti film e serie di fantascienza sono basati su questo.
Relatività generale
Una relatività generale più voluminosa può essere spiegata in termini semplici. Per cominciare, dovremmo tenere conto del fatto che il nostro spazio è quadridimensionale. Tempo e spazio sono uniti in un tale "soggetto" come "continuum spazio-temporale". Ci sono quattro assi di coordinate nel nostro spazio: x, y, z e t.
Ma le persone non possono percepire direttamente le quattro dimensioni, proprio come un'ipotetica persona piatta che vive in un mondo bidimensionale non è in grado di alzare lo sguardo. In effetti, il nostro mondo è solo una proiezione dello spazio quadridimensionale nello spazio tridimensionale.
Un fatto interessante è che, secondo la teoria della relatività generale, i corpi non cambiano quando si muovono. Gli oggetti del mondo quadridimensionale sono infatti sempre immutati, e solo le loro proiezioni cambiano quando ci si sposta, cosa che percepiamo come una distorsione del tempo, una riduzione o un aumento di dimensioni, e così via.
Esperimento con l'ascensore
La teoria della relatività può essere spiegata in termini semplici con l'aiuto di un piccolo esperimento mentale. Immagina di essere in un ascensore. La cabina iniziò a muoversi e tu eri in uno stato di assenza di gravità. Cosa è successo? I motivi possono essere due: o c'è l'ascensorespazio, o è in caduta libera sotto l'influenza della gravità del pianeta. La cosa più interessante è che è impossibile scoprire la causa dell'assenza di gravità se non c'è modo di guardare fuori dalla cabina dell'ascensore, cioè entrambi i processi sembrano uguali.
Forse, dopo aver condotto un simile esperimento mentale, Albert Einstein è giunto alla conclusione che se queste due situazioni sono indistinguibili l'una dall' altra, allora in effetti il corpo sotto l'influenza della gravità non accelera, è un movimento uniforme che è curvo sotto l'influenza di un corpo massiccio (in questo caso i pianeti). Pertanto, il movimento accelerato è solo una proiezione di un movimento uniforme nello spazio tridimensionale.
Esempio illustrativo
Un altro buon esempio su "Relativity for Dummies". Non è del tutto corretto, ma è molto semplice e chiaro. Se un oggetto viene posizionato su un tessuto teso, forma una "deflessione", un "imbuto" sotto di esso. Tutti i corpi più piccoli saranno costretti a distorcere la loro traiettoria in base alla nuova curvatura dello spazio e, se il corpo ha poca energia, potrebbe non superare affatto questo imbuto. Tuttavia, dal punto di vista dell'oggetto in movimento stesso, la traiettoria rimane dritta, non sentiranno la curvatura dello spazio.
Gravità "declassata"
Con l'avvento della teoria della relatività generale, la gravità ha cessato di essere una forza e ora si accontenta della posizione di una semplice conseguenza della curvatura del tempo e dello spazio. La relatività generale può sembrare fantastica, ma sta funzionandoversione e confermato da esperimenti.
Molte cose apparentemente incredibili nel nostro mondo possono essere spiegate dalla teoria della relatività. In parole povere, queste cose sono chiamate conseguenze della relatività generale. Ad esempio, i raggi di luce che volano a distanza ravvicinata da corpi massicci sono piegati. Inoltre, molti oggetti provenienti da uno spazio lontano sono nascosti l'uno dietro l' altro, ma poiché i raggi di luce girano attorno ad altri corpi, gli oggetti apparentemente invisibili sono disponibili al nostro sguardo (più precisamente, allo sguardo del telescopio). È come guardare attraverso i muri.
Maggiore è la gravità, più lento scorre il tempo sulla superficie di un oggetto. Questo vale non solo per corpi massicci come stelle di neutroni o buchi neri. L'effetto della dilatazione del tempo può essere osservato anche sulla Terra. Ad esempio, i dispositivi di navigazione satellitare sono dotati degli orologi atomici più accurati. Sono nell'orbita del nostro pianeta e lì il tempo scorre un po' più veloce. I centesimi di secondo in un giorno si sommeranno a una cifra che darà fino a 10 km di errore nei calcoli del percorso sulla Terra. È la teoria della relatività che ci permette di calcolare questo errore.
In parole povere, possiamo dire questo: la relatività generale è alla base di molte moderne tecnologie e, grazie ad Einstein, possiamo facilmente trovare una pizzeria e una biblioteca in un'area sconosciuta.
