კლასიკური ფიზიკა თვლის, რომ ნებისმიერი დამკვირვებელი, განურჩევლად მდებარეობისა, მიიღებს ერთსა და იმავე შედეგებს დროისა და მასშტაბის გაზომვისას. ფარდობითობის პრინციპი ამბობს, რომ დამკვირვებლებს შეუძლიათ მიიღონ განსხვავებული შედეგები და ასეთ დამახინჯებებს უწოდებენ "რელატივისტურ ეფექტებს". როდესაც სინათლის სიჩქარეს უახლოვდება, ნიუტონის ფიზიკა განზე გადადის.
შუქის სიჩქარე
მეცნიერი A. Michelson, რომელმაც გაზომა სინათლის სიჩქარე 1881 წელს, გააცნობიერა, რომ ეს შედეგები არ იქნებოდა დამოკიდებული რადიაციის წყაროს სიჩქარეზე. ე.ვ.-თან ერთად. მორლი მაიკლსონმა 1887 წელს ჩაატარა კიდევ ერთი ექსპერიმენტი, რის შემდეგაც მთელი მსოფლიოსთვის ცხადი გახდა: რა მიმართულებითაც არ უნდა მოხდეს გაზომვა, სინათლის სიჩქარე ყველგან და ყოველთვის ერთნაირია. ამ კვლევების შედეგები ეწინააღმდეგებოდა იმდროინდელ ფიზიკის იდეებს, რადგან თუ სინათლე მოძრაობს გარკვეულ გარემოში (ეთერი), ხოლო პლანეტა მოძრაობს იმავე გარემოში, სხვადასხვა მიმართულებით გაზომვები არ შეიძლება იყოს იგივე.
მოგვიანებით ფრანგი მათემატიკოსი, ფიზიკოსი და ასტრონომი ჟიულ ანრი პუანკარე ფარდობითობის თეორიის ერთ-ერთი ფუძემდებელი გახდა. მან შეიმუშავა ლორენცის თეორია, რომლის მიხედვითაც არსებულიეთერი უმოძრაოა, ამიტომ სინათლის სიჩქარე მასთან შედარებით არ არის დამოკიდებული წყაროს სიჩქარეზე. მოძრავი მითითების ჩარჩოებში ლორენცის გარდაქმნები შესრულებულია და არა გალილეური (ნიუტონის მექანიკაში მანამდე მიღებული გალილეის გარდაქმნები). ამიერიდან გალილეის გარდაქმნები გახდა ლორენცის გარდაქმნების განსაკუთრებული შემთხვევა, როდესაც გადადის სხვა ინერციულ საცნობარო სისტემაზე დაბალი (შუქის სიჩქარესთან შედარებით) სიჩქარით.
ეთერის გაუქმება
სიგრძის შეკუმშვის რელატივისტური ეფექტი, რომელსაც ასევე უწოდებენ ლორენცის შეკუმშვას, არის ის, რომ დამკვირვებლისთვის მის მიმართ მოძრავ ობიექტებს უფრო მოკლე სიგრძე ექნებათ.
ალბერტ აინშტაინმა მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა ფარდობითობის თეორიაში. მან მთლიანად გააუქმა ისეთი ტერმინი, როგორიცაა „ეთერი“, რომელიც ამ დრომდე იყო ყველა ფიზიკოსის მსჯელობასა და გამოთვლებში და მან გადასცა სივრცისა და დროის თვისებების ყველა ცნება კინემატიკაში..
აინშტაინის ნაშრომის გამოქვეყნების შემდეგ, პუანკარემ არა მხოლოდ შეწყვიტა სამეცნიერო ნაშრომების წერა ამ თემაზე, არამედ არც ერთ ნაშრომში არ ახსენა თავისი კოლეგის სახელი, გარდა თეორიის ერთადერთი შემთხვევისა. ფოტოელექტრული ეფექტი. პუანკარე აგრძელებდა ეთერის თვისებების განხილვას, კატეგორიულად უარყოფდა აინშტაინის ნებისმიერ პუბლიკაციას, თუმცა ამავე დროს იგი პატივისცემით ეპყრობოდა უდიდეს მეცნიერს და ბრწყინვალე ჩვენებაც კი მისცა მას, როდესაც ციურიხის უმაღლესი პოლიტექნიკური სკოლის ადმინისტრაციას სურდა აინშტაინის მოწვევა. გახდე საგანმანათლებლო დაწესებულების პროფესორი.
ფარდობითობა
თუნდაც ბევრი მათგანი, ვინც სრულიად ეწინააღმდეგება ფიზიკასა და მათემატიკას, ყოველ შემთხვევაში, ზოგადად, რა არის ფარდობითობის თეორია, რადგან ის, ალბათ, ყველაზე ცნობილი სამეცნიერო თეორიაა. მისი პოსტულატები ანადგურებს ჩვეულებრივ იდეებს დროისა და სივრცის შესახებ და მიუხედავად იმისა, რომ ყველა სკოლის მოსწავლე სწავლობს ფარდობითობის თეორიას, საკმარისი არ არის მხოლოდ ფორმულების ცოდნა მის სრულად გასაგებად.
დროის გაფართოების ეფექტი გამოსცადეს ექსპერიმენტში ზებგერითი თვითმფრინავით. ბორტზე მყოფმა ზუსტმა ატომურმა საათებმა უკან დაბრუნების შემდეგ წამის ნაწილით ჩამორჩა. თუ არის ორი დამკვირვებელი, რომელთაგან ერთი უძრავად დგას, ხოლო მეორე მოძრაობს გარკვეული სიჩქარით პირველთან შედარებით, დამკვირვებლის დრო, რომელიც დგას, უფრო სწრაფად წავა, ხოლო მოძრავი ობიექტისთვის, წუთი ცოტა გაგრძელდება. უფრო გრძელი. თუმცა, თუ მოძრავი დამკვირვებელი გადაწყვეტს უკან დაბრუნებას და დროის შემოწმებას, აღმოჩნდება, რომ მისი საათი პირველზე ოდნავ ნაკლებს აჩვენებს. ანუ, კოსმოსის მასშტაბით გაცილებით დიდი მანძილის გავლის შემდეგ, მან ნაკლები დრო „იცხოვრა“მოძრაობისას.
რელატივისტური ეფექტები ცხოვრებაში
ბევრს სჯერა, რომ რელატივისტური ეფექტების დაკვირვება შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც მიიღწევა სინათლის სიჩქარე ან უახლოვდება მას, და ეს მართალია, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ მათ დაკვირვება არა მხოლოდ თქვენი კოსმოსური ხომალდის დაშლით. სამეცნიერო ჟურნალის Physical Review Letters-ის გვერდებზე შეგიძლიათ წაიკითხოთ შვედეთის თეორიული ნაშრომი.მეცნიერები. ისინი წერდნენ, რომ რელატივისტური ეფექტები არის უბრალო მანქანის ბატარეაშიც კი. პროცესი შესაძლებელია ტყვიის ატომების ელექტრონების სწრაფი მოძრაობის გამო (სხვათა შორის, ისინი არიან ტერმინალებში ძაბვის უმეტესი ნაწილი). ეს ასევე განმარტავს, თუ რატომ არ მუშაობს თუნუქის ბატარეები, ტყვიასა და კალის მსგავსების მიუხედავად.
მშვენიერი ლითონები
ატომებში ელექტრონების ბრუნვის სიჩქარე საკმაოდ დაბალია, ამიტომ ფარდობითობის თეორია უბრალოდ არ მუშაობს, მაგრამ არის გამონაკლისები. თუ პერიოდული ცხრილის გასწვრივ უფრო და უფრო მოძრაობთ, ცხადი ხდება, რომ მასში ტყვიაზე მძიმე ელემენტებია საკმაოდ ბევრი. ბირთვების დიდი მასა დაბალანსებულია ელექტრონების სიჩქარის გაზრდით და მას შეუძლია მიუახლოვდეს სინათლის სიჩქარეს.
თუ ამ ასპექტს განვიხილავთ ფარდობითობის თეორიის მხრიდან, ცხადი ხდება, რომ ელექტრონებს ამ შემთხვევაში უზარმაზარი მასა უნდა ჰქონდეთ. ეს არის ერთადერთი გზა კუთხოვანი იმპულსის შესანარჩუნებლად, მაგრამ ორბიტალი შემცირდება რადიუსის გასწვრივ და ეს მართლაც შეინიშნება მძიმე მეტალის ატომებში, მაგრამ "ნელი" ელექტრონების ორბიტალები არ იცვლება. ეს რელატივისტური ეფექტი შეინიშნება ზოგიერთი ლითონის ატომებში s-ორბიტალებში, რომლებსაც აქვთ რეგულარული, სფერული სიმეტრიული ფორმა. ითვლება, რომ ფარდობითობის თეორიის შედეგად ვერცხლისწყალს აქვს აგრეგაციის თხევადი მდგომარეობა ოთახის ტემპერატურაზე.
კოსმოსური მოგზაურობა
კოსმოსში არსებული ობიექტები ერთმანეთისგან არიანუზარმაზარ დისტანციებზე და სინათლის სიჩქარით მოძრაობის დროსაც კი, მათ გადალახვას ძალიან დიდი დრო დასჭირდება. მაგალითად, ჩვენთან უახლოეს ვარსკვლავთან, ალფა კენტავრამდე მისასვლელად, სინათლის სიჩქარის კოსმოსურ ხომალდს ოთხი წელი დასჭირდება, ხოლო ჩვენს მეზობელ გალაქტიკასთან, მაგელანის დიდ ღრუბელთან მისასვლელად, 160 000 წელიწადი.
ალფა კენტავრამდე და უკან ფრენა ჯერ კიდევ შესაძლებელია, რადგან ამას მხოლოდ რვა წელი დასჭირდება, ხოლო გემის მცხოვრებთათვის, რომლებიც გრძნობენ დროის გაფართოების ეფექტს, ეს პერიოდი გაცილებით ნაკლები იქნება, მაგრამ მეზობელ გალაქტიკაში მოგზაურობიდან დაბრუნების შემდეგ, ასტრონავტები აღმოაჩენენ, რომ მათ მშობლიურ პლანეტაზე სამას ოცი ათასი წელი გავიდა და ადამიანურმა ცივილიზაციამ შესაძლოა დიდი ხნის წინ შეწყვიტოს არსებობა. ამრიგად, რელატივისტური ეფექტები საშუალებას აძლევს ადამიანებს იმოგზაურონ დროში. ეს ითვლება კოსმოსის კვლევის ერთ-ერთ მთავარ პრობლემად, რადგან რა აზრი აქვს კოსმოსის დაპყრობას, თუ არ არსებობს დაბრუნების გზა?
სხვა აქტივობები
გარდა ცნობილი დროის გაფართოებისა, არსებობს აგრეთვე რელატივისტური დოპლერის ეფექტი, რომლის მიხედვითაც, თუ ტალღების წყარო მოძრაობას დაიწყებს, მაშინ ამ მოძრაობისკენ გავრცელებულ ტალღებს დამკვირვებელი აღიქვამს, როგორც "შეკუმშულს". და ტალღის სიგრძის მოხსნისკენ გაიზრდება.
ეს ფენომენი დამახასიათებელია ნებისმიერი ტალღისთვის, ამიტომ მისი დაკვირვება ყოველდღიურ ცხოვრებაში ხმის მაგალითზეა შესაძლებელი. ხმის ტალღის შემცირება ადამიანის ყური აღიქმება, როგორც ტონის მატება. Ისე,როდესაც მატარებლის ან ვაგონის სიგნალი ისმის შორიდან, ის უფრო დაბალია, ხოლო თუ მატარებელი გადის დამკვირვებლის გვერდით, ხმის გამოცემისას, მაშინ მისი სიმაღლე უფრო მაღალი იქნება მიახლოების მომენტში, მაგრამ როგორც კი ობიექტები გათანაბრდებიან. და მატარებელი იწყებს სვლას, ტონი მკვეთრად შემცირდება და შემდგომ გაგრძელდება ქვედა ნოტებზე.
ეს რელატივისტური ეფექტები განპირობებულია სიხშირის ცვლილების კლასიკური ანალოგით, როდესაც მიმღები და წყარო მოძრაობენ, ისევე როგორც დროის რელატივისტური გაფართოება.
მაგნიტიზმის შესახებ
სხვა საკითხებთან ერთად, თანამედროვე ფიზიკოსები სულ უფრო ხშირად განიხილავენ მაგნიტურ ველს, როგორც რელატივისტურ ეფექტს. ამ ინტერპრეტაციის თანახმად, მაგნიტური ველი არ არის დამოუკიდებელი ფიზიკური მატერიალური ერთეული, ის არც ელექტრომაგნიტური ველის ერთ-ერთი გამოვლინებაა. ფარდობითობის თეორიის თვალსაზრისით, მაგნიტური ველი არის მხოლოდ პროცესი, რომელიც ხდება სივრცეში წერტილოვანი მუხტების გარშემო ელექტრული ველის გადაცემის გამო.
ამ თეორიის მომხრეები თვლიან, რომ თუ C (სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში) უსასრულო იქნებოდა, მაშინ ურთიერთქმედებების გავრცელება სიჩქარეშიც შეუზღუდავი იქნებოდა და შედეგად, მაგნიტიზმის გამოვლინებები არ წარმოიქმნება.
