nl.llcitycouncil.org
Fysica

Een vereenvoudigde inleiding tot de relativiteitstheorie van Einstein

Een vereenvoudigde inleiding tot de relativiteitstheorie van Einstein


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


Wees niet bang, hoe complex de relativiteitstheorie ook lijkt te zijn; het is verrassend eenvoudig. In dit korte artikel zullen we proberen uit te leggen wat Einstein voorstelt om u enig inzicht te geven. Dus, zonder verder oponthoud, hier is onze vereenvoudigde uitleg van de relativiteitstheorie.

Technisch sprekend

Als we verwijzen naar de "Relativiteitstheorie", bedoelen we eigenlijk algemene relativiteitstheorie. De speciale relativiteitstheorie is een "speciaal geval" van de algemene relativiteitstheorie. De combinatie van deze twee principes helpt bij het verklaren van veel onderwerpen, variërend van de beweging van de planeten, het effect van zwaartekracht op licht tot het bestaan ​​van zwarte gaten.

De speciale relativiteitstheorie stelt dat de wetten van de fysica, en dus het universum, hetzelfde zijn voor alle even "snelle" waarnemers. In het vacuüm van de ruimte is de lichtsnelheid een constante, onafhankelijk van elke waarnemer.

Maar hoe zit het met versnelling en zwaartekracht? Einstein heeft hier tien jaar over nagedacht. In 1915 publiceerde hij triomfantelijk zijn algemene relativiteitstheorie. Hij stelde vast dat massieve objecten in de ruimte kromtrekken of vervorming van ruimte-tijd zullen veroorzaken, wat we allemaal als zwaartekracht 'voelen'.

Outside-the-box denken

Einstein nam met zijn ongebruikelijke manier van denken aan dat experimentele waarnemingen juist waren. Dit was het tegenovergestelde van de gedachten van zijn tijdgenoten. Aan het einde van de 19e eeuw waren natuurkundigen allemaal op zoek naar iets dat de "ether" werd genoemd. Ether werd verondersteld het medium te zijn waar licht doorheen reisde. Het was in wezen de zoektocht naar de heilige graal geworden. Einstein realiseerde zich dat de obsessie van zijn collega's met de taak de voortgang in de weg stond. Zijn oplossing was om het simpelweg uit de vergelijking te verwijderen. Hij ging ervan uit dat de wetten van de natuurkunde zouden werken, ongeacht hoe de dingen bewogen. Een strategie die niet in strijd was met wat experimentele en wiskundige gegevens hebben onthuld.

In 1905 ontwikkelde Albert Einstein zijn speciale relativiteitstheorie. Zijn baanbrekende werk maakte eeuwen van geaccepteerd wetenschappelijk denken ongeldig en veranderde ook hoe we de wereld om ons heen waarnemen.

Zoals de naam suggereert, is deze theorie alleen van toepassing in speciale gevallen, d.w.z. wanneer beide objecten met constante of uniforme snelheid bewegen.

Einstein legde uit dat de relatieve beweging van twee objecten het referentiekader zou moeten zijn in plaats van een extern, esoterisch "etherisch" referentiesysteem. Stel dat u bijvoorbeeld een astronaut was in een ruimteschip en een ander ruimteschip op afstand observeerde. Het enige dat telt, is hoe snel jij en je geobserveerde doelwit bewegen ten opzichte van elkaar. Een addertje onder het gras, de speciale relativiteitstheorie is echter alleen van toepassing als u in een rechte lijn reist en niet accelereert. Als er versnelling plaatsvindt, moet de algemene relativiteitstheorie worden toegepast.

De theorie is gebaseerd op twee fundamentele principes:

Relativiteit - De wetten van de fysica veranderen niet. Zelfs voor objecten die bewegen met een traagheidsframes met constante snelheid.

De snelheid van het licht - Het is hetzelfde voor alle waarnemers, ongeacht hun relatieve beweging ten opzichte van de lichtbron.

Einsteins werk creëert een fundamentele link tussen tijd en ruimte. We zien het universum intuïtief als driedimensionaal (omhoog en omlaag, links en rechts, vooruit en achteruit) maar ook met een tijdcomponent of dimensie. De combinatie hiervan maakt de 4-D omgeving die we ervaren.

Als je je snel genoeg door de ruimte zou bewegen, zouden alle waarnemingen die je deed over ruimte en tijd verschillen van iemand anders die met een andere snelheid beweegt dan jij. Naarmate het snelheidsverschil toenam, namen ook de waargenomen verschillen toe.

Het is allemaal relatief

Stel je nu voor dat je in een ruimteschip bent met een laser in je hand. De laserstraal schiet rechtstreeks naar het plafond, raakt een spiegel en wordt teruggekaatst naar de vloer in een detector. Onthoud nu dat het schip in beweging is, laten we zeggen met ongeveer de helft van de lichtsnelheid. De relativiteitstheorie stelt dat deze beweging voor jou geen verschil maakt, je kunt het niet "voelen" (net als op aarde, want het draait om zijn as en raast door de ruimte rond de zon).

Maar hier komt de twist:

Een externe waarnemer zou echter getuige zijn van iets heel anders. Als ze in je schip konden "kijken", zouden ze merken dat de laserstraal onder een hoek "omhoog" gaat, de spiegel raakt en dan weer naar beneden gaat onder een andere hoek om de detector te raken. De waarnemer zou opmerken dat het lichtpad langer en met een meer uitgesproken hoek zou zijn dan je zou waarnemen in je schip. Wat nog belangrijker is, de tijd die de laser nodig heeft om de detector te bereiken, zou anders zijn. Gegeven het feit dat de lichtsnelheid constant is, hoe kunnen jullie beiden tot dezelfde conclusie komen die deze theorie bewijst? Het is duidelijk dat het verstrijken van de tijd voor jou en de externe waarnemer anders moet zijn.

Wel verdomme? Dit fenomeen staat bekend als tijddilatatie. In het bovenstaande voorbeeld moet de tijd voor jou sneller "bewegen" in vergelijking met die van de langzamere waarnemer. Dit eenvoudige voorbeeld stelt ons in staat om Einsteins relativiteitstheorie te visualiseren, waarbij ruimte en tijd nauw met elkaar verbonden zijn.

Zoals u zich kunt voorstellen, zou zo'n extreme variatie in het verstrijken van de tijd alleen merkbaar worden opgemerkt bij zeer hoge snelheden, vooral dicht bij de lichtsnelheid. Experimenten die zijn uitgevoerd sinds de onthullingen van Einstein hebben zijn theorie gevalideerd. Tijd en ruimte worden anders waargenomen voor objecten die met de snelheid van het licht bewegen.

Massa, energie en de snelheid van het licht

Einstein rustte zeker niet op zijn lauweren. Ook in 1905 paste hij zijn relativiteitsprincipes toe om de beroemde vergelijking e = mc2 te produceren. Deze onschuldig eenvoudige vergelijking drukt de fundamentele relatie tussen massa (m) en energie (e) uit. Best netjes.

Deze kleine vergelijking ontdekte dat als we de lichtsnelheid naderen, c, de objecten ballonnen masseren. Je kunt dus heel snel reizen, maar je massa neemt toe in verhouding tot je snelheid. Jammer. In het uiterste geval, als je met de snelheid van het licht zou reizen, zouden zowel je energie als je massa oneindig zijn. Zoals u al weet, hoe zwaarder het object, hoe moeilijker het is; dus meer energie nodig om het te versnellen. Dus door dit teken is het onmogelijk om de lichtsnelheid te overschrijden.

Einsteins nalatenschap

Tot Einstein werden massa en energie gezien als volledig gescheiden dingen. Zijn werk bewees dat de principes van het behoud van massa en energie deel uitmaken van een groter, meer verenigd behoud van massa-energie. Materie kan daarom in energie worden omgezet en vice versa vanwege de fundamentele verbinding tussen beide. Dat is eerlijk gezegd verbazingwekkend.

Om samen te vatten: ten eerste is er geen "absoluut" referentiekader, vandaar het gebruik van de term "relativiteit". Ten tweede is de lichtsnelheid constant voor degene die het meet, of het nu in beweging is of niet - ik weet het gek toch? Ten slotte mag de lichtsnelheid niet worden overschreden, het is de universele "snelheidslimiet".

Begrepen? Super goed. Nee? Maak je geen zorgen als je dat niet hebt gedaan, het is van nature contra-intuïtief. De grootste ontdekkingen in de wetenschap worden vaak gevonden in de rijken buiten ons "gezond verstand".

Via dummies.com


Bekijk de video: Tijd is een illusie: eenvoudig uitlegd


Opmerkingen:

  1. Houghton

    Je hebt helemaal gelijk. Daarin zit iets en het is een uitstekend idee. Ik steun je.

  2. JoJogis

    Kan zoeken naar een link naar een site met veel artikelen over dit onderwerp.

  3. Chankoowashtay

    Begreep niet iedereen.

  4. Tojale

    Hartelijk bedankt! Ik ben er al zo lang naar op zoek in goede kwaliteit.

  5. Holden

    Jij, waarschijnlijk, je vergist je?

  6. Geralt

    Naar mijn mening, deze verkeerde manier.



Schrijf een bericht