Paras vastaus
Kuinka ymmärrän oikean pituuden käsitteen erityissuhteellisuudessa?
Aloitin vain lukea tästä oppikirjasta. Kohteen lepokehys? Tarkoittaako se viitekehystä, joka liikkuu kohteen mukana?
Sinulla on melko paljon nenää.
Erikoissuhteellisuudessa ei ole teknisesti etuoikeutettuja kehyksiä, mutta käytännössä on olemassa kaksi kehystä, jotka ovat erittäin tärkeitä, ja melkein kaikki laskelmat tehdään yhdessä tai toisessa niistä.
- Lepokehys Lepokehys on kehys, jossa järjestelmän painopiste on levossa. Jos järjestelmä on yksittäinen esine, joka liikkuu samalla nopeudella, kehys liikkuu kohteen mukana. Tässä kehyksessä määritämme kaikki ”kehyksestä” riippuvat määrät niiden ”oikeiksi” arvoiksi, koska nämä ovat arvoja, joita objekti itse mittaa. Tämä sisältää massan, pituuden, puoliintumisajan, jakson, aallonpituuden ja kaiken muun, mitä liität itse esineeseen.
- Lab-kehys Lab-kehys on havainnointikehys eli kehys, jota seisot katsellessasi kohdetta. Se on tärkeää, koska jos et ole esine, mittauksesi eroavat toisistaan kuin mitä objekti itse saisi.
Esimerkki.
Oletetaan, että sinulla on avaruusalus, jonka massa on 500 kg ja jolla on aloitettu itsetuhoava jakso, asetettu lähtemään 40 sekuntia. Mitat avaruusaluksen matkalle 90\% valon nopeudella ja pituudeksi 4 m.
Tässä tehtävässä massa (oikeastaan, massaenergia 500c ^ 2 J) ja ajastin annetaan oikeina arvoina, koska ne mitoitat, jos itse liikkuisit avaruusaluksen sisällä. Pituus on havaittu arvo, ja oikean arvon saamiseksi sinun on muunnettava avaruusaluksen muuhun kehykseen. Se on melko helppoa; koska nopeus on 0,95c, meillä on
\ gamma = \ sqrt {\ frac {1} {1 – 0,95 ^ 2}} = 3,202
Joten oikea pituus on \ gamma L \_ {\ rm havaittu}, joka on 12,808 metriä.
Vastaa
Ennen kuin visualisoidaan oikea aika , pitäisi ymmärtää mikä on aika . Klassinen aika Newton, Galelio virtaa itsenäisesti. Itsenäinen siinä mielessä, että se on riippumaton esineistä ja tapahtumista. Newtonin mukaan tapahtumat, kuten syntymä, kasvu, kuolema jne., Tapahtuvat itsenäisesti virtaavan ajan taustalla. Kukaan ei voi pysäyttää tai muuttaa sitä. Esimerkiksi tämä vuosi on 2017. Se alkoi vertailuna Kristuksen syntymästä. Meitä käytetään edustamaan erilaisia historiallisia tapahtumia maan päällä ja taivaallisia tapahtumia, kuten uusi kuu, pimennys, komeetan saapuminen jne. Tämän viiteajan mukaan joko A.D. tai B.C. Tämä klassinen Newtonin aika on myös kutsu -koordinaattien aika. Tämä aika on jaettu edelleen ja mittaamme kelloja tuntien, minuuttien ja sekuntien avulla kellojen avulla. Kaikki ovat hienoja ja täydellisesti tunnettuja, koska uskoimme ja harjoitimme klassista aikaa. Siksi aika tarkoittaa, että on klassinen aika meille tai kunnes Einstein tuli kuvaan.
-suhteellisuusteoria (1905) ilmoitti, että aika ei ole riippumaton tapahtumista tai avaruudesta. Aika on yhteydessä avaruuteen ja erotettavissa avaruudesta. Tarkemmin sanottuna aika liittyy esineiden liikkumiseen. Kun aika liitetään liikkeeseen, se tunnetaan nimellä oikea aika ja se eroaa klassisesta ajasta , joka on riippumaton liikkumisesta.
Jos esimerkiksi objekti on levossa, oletetaan esimerkiksi, että maa on levossa ja jos kaksi samanlaista kelloa asetetaan maapallolle ja molemmat on asetettu (synkronoitu) 12.00 tuntia. Kymmenen vuoden kuluttua molemmat kellot näyttävät samaa aikaa. Aika on kytketty liikkeeseen, mutta maa ei liiku. Siksi 10 vuoden aika, joka kuluu maan päällä, on sekä klassista aikaa että oikea aika miehelle, joka katsoo maan kelloja . Tässä tapauksessa klassisen ja oikean ajan välillä ei ole eroa. Mutta jos avaruusajoneuvo lähettää yhden synkronoiduista kelloista 90 prosentin valonopeudella 10 vuoden ajan, avaruusaluksen kello hidastuu alla olevan yksinkertaisen erityissuhteellisuusteorian kaavan mukaisesti.
Maan kellon mittaama aika on oikea aika maapallolle (tämä oikea aika ymmärretään klassiseksi Newtonin ajaksi).Ja avaruusajoneuvossa olevan kellon osoittama aika on avaruudessa olevan miehen oikea aika . Jos maan päällä levossa oleva mies seuraa kelloa liikkuvassa ajoneuvossa, hän huomaa, että avaruuskello käy hitaammin verrattuna hänen kelloonsa. Jos avaruusajoneuvon mies tarkkailee maan kelloa, hän huomaa maan kellon käyvän nopeammin verrattuna kelloonsa. Molemmat näkevät ja uskovat kellon olevan normaalia, mutta toisen kellon havaitaan olevan joko hidas tai nopea. He yhdistävät kellonsa muihin kelloihin ja siten suhteellisuusteoriaan. Kukaan ei ole oikea tai väärä, kunhan ajoneuvo liikkuu tasaisella nopeudella. Mutta vasta kun mies, joka liikkuu avaruudessa 90\%: lla valon nopeudesta, päätti palata ja tavata miehen kellonsa mukaan 4,35 vuoden kuluttua, maan päällä oleva mies (olettakoon hänen kaksoisveli) hän löytää hänet 5,65 vuotta vanhemmaksi kuin hän (10–4,35 vuotta). Hänen 4,35 vuotta on yhtä suuri kuin maanveljensä 10 vuotta. Jos hän tapaa hänet 10 vuoden kuluttua, hänen veljensä maan päällä olisi 22,98 vuotta, kuten yllä on kuvattu.
Palataksemme oikeaan aikaan, maan päällä olevan maan oikea aika on aika, jonka hän mittaa kahden tapahtuman välillä maan kellollaan. Hän oli levossa. Hän mitasi veljensä lähtöajan ja tapaamisen jälleen maan päällä 10 vuotena. Siksi hänen oikea aika on 10 vuotta. Hänen kaksoisveljensä, joka matkusti tietyn ajan avaruudessa ja palasi tapaamaan kaksosiaan maan päällä. Hän mittaa samat kaksi tapahtumaa, lähtö avaruuteen ja paluu tapaamaan veljeään kellolla, jonka hän otti mukanaan avaruudessa. Tämä aika on 4,35 vuotta. Se on hänen oikea aika.
Yllä olevasta esimerkistä oikea aika määritellään ajankohtana, jonka henkilön kello mittaa. Ei tarvitse katsoa toisten kelloa. Kellon oikea aika riippuu myös sen nopeudesta. Aika liitetään ja ehdollistetaan liikkeellä. Tämä on helppo tapa visualisoida oikea aika.
Mutta oikean ajan tekninen määritelmä on jotain tällaista: a oikea aika on aika, joka mitataan kahden tapahtuman välillä henkilön kellolla hänen maailmanlinjallaan. Nyt on välttämätöntä ymmärtää, mikä maailmanlinja on.
Ajatuksen maailmanlinjasta antoi Einsteinin vuonna 1908. opettaja Hermann Minkowski. Selittääkseen suhteellisuusteorian graafisen muodon, Minkowski tuotti kaavion, joka yhdistää tilaa ja aikaa, nimeltään aika-aika . Koska aika on erottamaton osa tilaa suhteellisuusteollisuuden mukaan, Minkowski yksinkertaisesti yhdisti tilan kolme koordinaattia (x, y, z) ja yhden ajan koordinaatin (t). Tätä kolmen avaruusulottuvuuden ja yhden ajallisen ulottuvuuden yhdistelmää kutsutaan aika-aika jakotukiksi . Lisäksi neljän koordinaatin esittäminen kahdessa ulottuvuudessa olisi vaikeaa, hän tukahdutti avaruuden kaksi koordinaattia ja säilytti vain yhden koordinaatin ja yhden ajan koordinaatin. Yksinkertaistettu kaksiulotteinen aika-aika -kaavio, joka edustaa yhtä koordinaattia avaruutena (x-akseli) ja toista koordinaattia ajalla (y-akseli), annetaan alla. Sitten suhteellisuusteorian mukaan kohteen täytyy välttämättä liikkua aika-aika-monikerroksessa. Objektin jäljittämää polkua fysiikka sanoo sen pisteeksi. Aika-aikakaaviossa sitä kutsutaan maailmanlinjaksi. Huomaa, että esine voi olla levossa maan päällä. Siinä tapauksessa kolme avaruuskoordinaattia ei liiku, mutta aika liikkuu. Siksi myös lepäävän kohteen on liikkuttava ajan koordinaattia pitkin. Siksi levossa olevalla esineellä on myös maailmanlinja. Katsotaan nyt alla olevaa aika-aika-kaaviota.
Aika-aika-kaaviossa:
- -linja maan päällä lepäävästä miehestä on pystyviiva. Tämä johtuu siitä, että vaikka hän on levossa, silti hänen kellonsa käy. Hänellä on aikaa. Aika liikkuu y-akselilla. Hänen kellonsa mittaa aikaa vain vihreää pystyviivaa pitkin. Hänen mielestään tapahtumat tapahtuvat vain vihreää linjaa pitkin. Vihreä viiva on hänen maailmanlinjansa. Aika, jonka hänen kellonsa mittaa kahden tapahtuman välillä maailmanlinjalla , on oikea aika hänelle. Esimerkissämme oikea aika häneltä on 10 vuotta. Tapahtumat ovat hänen veljensä lähtö pisteestä 0 ja tapaaminen hänen pisteestään B pystysuora vihreä viiva.
- Samoin hänen kaksoisveljensä, joka lähtee avaruuteen kohdassa 0, jos hänellä ei ollut aikomusta tavata veljeään ja matkustaa myös tasainen nopeus hänen maailmanlinjaan tulee suora punainen viiva kohti pistettä C. Tapahtumat tapahtuvat hänelle koko punaisella viivalla, hänen maailmanlinjallaan. Tämän linjan tapahtumien välillä mitattu aika on hänen oikea aika.
3. Mutta esimerkissämme avaruuteen päässyt kaksoisveli päätti palata ja tapaa veljensä maan päällä kohdassa B. Hänen maailmanlinja on kaareva punainen viiva. Hänen oikea aika on 4,35 vuotta yllä selitetyn kysymyksen mukaisesti.
Huomaa: jos piste on levossa tai yhtenäisessä liikkeessä, maailmanlinja on suora. Jos piste (objekti) kiihtyy , maailmanlinja muuttuu kaarevaksi. Tapauksessamme avaruusajoneuvoveli palaa tapaamaan kaksosiaan maan päällä ja kiihtyy siten, joten punainen maailmanlinja on kaareva.
Thiruman Archunan
(17.10.2017)