Relatividade Especial de Einstein

Em 1905, Albert Einstein publicou a a teoria da relatividade especial,

Einstein explicou que quando dois objetos estão se movendo a uma velocidade constante como o movimento relativo entre os dois objetos, em vez de apelar para o éter como um quadro de referência absoluto que definiu o que estava acontecendo. Se você e alguns astronauta, Amber, estão se movendo em diferentes naves espaciais e quer comparar suas observações, o que importa é o quão rápido você e Amber estão se movendo com relação ao outro.

A relatividade especial inclui apenas o caso especial (daí o nome) onde o movimento é uniforme. O movimento explica é apenas se você estiver viajando em uma linha reta a uma velocidade constante. Assim que você acelerar ou curva - ou fazer qualquer coisa que muda a natureza do movimento de qualquer forma - relatividade especial deixa de se aplicar. Isso é onde a teoria da relatividade geral de Einstein vem, porque pode explicar o caso geral de qualquer tipo de movimento.

A teoria de Einstein foi baseada em dois princípios fundamentais:

• O princípio da relatividade: As leis da física não mudam, mesmo para objetos em movimento em referenciais inerciais (constantes de velocidade) de referência.

• O princípio da velocidade da luz: A velocidade da luz é a mesma para todos os observadores, independentemente do seu movimento em relação à fonte de luz. (Os físicos escrever esta velocidade usando o símbolo c.)

O gênio das descobertas de Einstein é que ele olhou para os experimentos e assumiu as descobertas eram verdadeiras. Este foi o exato oposto do que outros físicos parecia estar fazendo. Em vez de assumir a teoria estava correta e que os experimentos falhou, ele assumiu que os experimentos foram correto e a teoria tinha falhado.

Na última parte do século 19, os físicos estavam procurando a coisa misteriosa chamada éter - o meio em que acreditava existia para as ondas de luz de onda passar. A crença em éter tinha causado uma confusão de coisas, na visão de Einstein, através da introdução de um meio que causou certas leis da física para funcionar de forma diferente dependendo de como o observador se mudou em relação ao éter. Einstein acabou de remover o éter inteiramente e assumiu que as leis da física, incluindo a velocidade da luz, trabalhou o mesmo, independentemente de como você estava se movendo - exatamente como experimentos e matemática mostrou que eles sejam!

espaço unificador e hora

teoria da relatividade especial de Einstein criado um elo fundamental entre o espaço eo tempo. O universo pode ser visto como tendo três dimensões espaciais - para cima / baixo, esquerda / direita, frente / trás - e uma dimensão de tempo. Este espaço 4-dimensional é referido como o continuum espaço-tempo.

Se você se mover rápido o suficiente através do espaço, as observações que você faz sobre o espaço eo tempo diferem um pouco das observações de outras pessoas, que se deslocam em diferentes velocidades.

Você pode imaginar isso por si mesmo através da compreensão da experiência de pensamento representada nesta figura. Imagine que você está em uma nave espacial e segurando um laser para que ele dispara um feixe de luz directamente para cima, atingindo um espelho que você colocou no teto. O feixe de luz, em seguida, volta para baixo e atinge um detector.

No entanto, a nave se desloque a uma velocidade constante de metade da velocidade da luz (0,5C, como os físicos iria escrevê-lo). De acordo com Einstein, isso não faz diferença para você - você não pode mesmo dizer que você está se movendo. No entanto, se o astronauta âmbar estavam espionando você, como na parte inferior da figura, seria uma história diferente.

Âmbar veria o seu feixe de luz viajam para cima ao longo de um caminho diagonal, greve no espelho, e em seguida, viajar para baixo ao longo de um caminho diagonal antes de atingir o detector. Em outras palavras, você e Amber veria diferente caminhos para a luz e, mais importante ainda, esses caminhos não são ainda o mesmo comprimento. Isso significa que o tempo o feixe leva para ir do laser para o espelho para o detector também deve ser diferente para você e Amber para que ambos concordam com a velocidade da luz.

Este fenômeno é conhecido como dilatação do tempo, onde o tempo em um navio movendo muito rapidamente parece passar mais devagar do que na Terra.

Por mais estranho que pareça, este exemplo (e muitos outros) demonstra que, em teoria da relatividade, espaço e tempo de Einstein estão intimamente ligados entre si. Se você aplicar equações de transformação de Lorentz, eles trabalham fora de modo que a velocidade da luz é perfeitamente consistente para ambos os observadores.

Este comportamento estranho de espaço e tempo só é evidente quando você está viajando perto da velocidade da luz, assim que ninguém nunca tinha observado isso antes. Experimentos realizados desde a descoberta de Einstein confirmaram que é verdade - tempo e espaço são percebidos de forma diferente, exatamente da maneira Einstein descrito, por objetos que se movem perto da velocidade da luz.

massa unificador e energia

O trabalho mais famoso da vida de Einstein também data de 1905 (um ano movimentado para ele), quando ele aplicou as idéias de seu papel relatividade de avançar com a equação E=mc2, que representa a relação entre a massa (M) e energia (E).

Em poucas palavras, Einstein descobriu que como um objeto se aproximou da velocidade da luz, C, a massa do objecto aumentada. O objeto vai mais rápido, mas também fica mais pesada. Se fosse realmente capaz de se mover em C, massa e energia do objeto ambos seriam infinito. Um objeto mais pesado é mais difícil de acelerar, por isso é impossível para nunca realmente começar a partícula até uma velocidade de c.

Até Einstein, os conceitos de massa e energia eram vistos como completamente separado. Ele provou que os princípios de conservação da massa e conservação de energia são parte do mesmo princípio maior, unificado, conservação da massa-energia. A matéria pode ser transformada em energia e energia pode ser transformada em matéria, porque existe uma ligação fundamental entre os dois tipos de substância.