|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
KHÁM PHÁ KHOA HỌC QUAN TRỌNG NHẤT
Thuyết tương đối hẹp. Lịch sử và bản chất của khám phá khoa học
Cẩm nang / Những khám phá khoa học quan trọng nhất Năm 1905, trên tạp chí khoa học Annalen der Physicist của Đức, một bài báo ngắn 30 trang in xuất hiện ở một thanh niên hai mươi sáu tuổi. Albert Einstein "Về điện động lực học của các vật thể chuyển động", trong đó lý thuyết tương đối hẹp gần như hoàn toàn được giải thích, điều này đã sớm khiến chuyên gia trẻ của văn phòng bằng sáng chế trở nên nổi tiếng. Cùng năm đó, bài báo “Quán tính của một cơ thể có phụ thuộc vào năng lượng chứa trong nó không?” Xuất hiện trên cùng một tạp chí, bổ sung cho bài báo đầu tiên. Thuyết tương đối hẹp không xuất hiện ngay từ đầu, nó phát triển từ lời giải của bài toán điện động lực học của các vật thể chuyển động mà nhiều nhà vật lý đã nghiên cứu từ giữa thế kỷ XNUMX. Họ tìm cách khám phá sự tồn tại của môi trường ête trong đó sóng điện từ lan truyền. Người ta cho rằng ether xuyên qua tất cả các vật thể, nhưng không tham gia vào chuyển động của chúng. Nhiều mô hình khác nhau của ete ánh sáng đã được xây dựng, các giả thuyết đã được đưa ra liên quan đến các đặc tính của nó. Dường như ether bất động có thể đóng vai trò là hệ quy chiếu nghỉ hoàn toàn, liên quan đến Newton được coi là chuyển động "thực sự" của các cơ quan. Theo quan điểm của Newton, có những "đồng hồ bình thường" trong Vũ trụ dùng để đếm thời gian theo "thời gian tuyệt đối" từ bất kỳ điểm nào. Ngoài ra, còn có "chuyển động tuyệt đối", tức là "chuyển động của một cơ thể từ một nơi tuyệt đối này đến một nơi tuyệt đối khác." Trong hai trăm năm, các nguyên lý của Newton được coi là đúng đắn và không thể lay chuyển. Không có nhà vật lý nào đặt câu hỏi về họ. Ernst Mach là người đầu tiên công khai chỉ trích các nguyên lý của Newton. Ông bắt đầu sự nghiệp khoa học của mình tại Khoa Vật lý Thực nghiệm và có phòng thí nghiệm riêng ở Áo. Mach tiến hành thí nghiệm với sóng âm và nghiên cứu hiện tượng quán tính. Mach đã cố gắng bác bỏ các khái niệm "không gian tuyệt đối", "chuyển động tuyệt đối", "thời gian tuyệt đối". Einstein đã quen thuộc với công trình của Mach, và người quen này đã đóng một vai trò quan trọng trong công trình nghiên cứu lý thuyết tương đối của ông. Trong vật lý thực nghiệm, các tín điều Newton cũng được đặt vào câu hỏi. Trái đất chuyển động trên quỹ đạo của nó quanh mặt trời. Đến lượt nó, hệ mặt trời bay trong không gian thế giới. Do đó, nếu ête ánh sáng ở trạng thái nghỉ trong "không gian tuyệt đối" và các thiên thể đi qua nó, thì chuyển động của chúng đối với ête sẽ gây ra "gió trong lành" đáng chú ý có thể được phát hiện bằng các dụng cụ quang học nhạy cảm. Một thí nghiệm để phát hiện "gió thanh tao" đã được Albert Michelson người Mỹ thiết lập vào năm 1881 trên cơ sở một ý tưởng được thể hiện 12 năm trước đó. Maxwell. Michelson đã lý luận như sau: nếu quả địa cầu chuyển động qua một ête hoàn toàn bất động, thì một chùm ánh sáng phóng ra từ bề mặt Trái đất, trong những điều kiện nhất định, sẽ bị "gió thanh tao" mang trở lại, thổi về phía chuyển động của Trái đất. "Gió thanh tao" chỉ nên phát sinh do sự dịch chuyển của Trái đất so với ête. Thiết lập thử nghiệm đầu tiên được Michelson chế tạo và thử nghiệm ở Berlin, tất cả các dụng cụ đều được gắn trên một phiến đá và có thể xoay làm một. Sau đó, các thí nghiệm được chuyển đến Mỹ và thực hiện với sự tham gia của Edward Morley, bạn thân của Michelson và là người cộng tác. Các nhà khoa học đã tạo ra một giao thoa kế gương, có thể ghi nhận ngay cả "gió aether" yếu nhất. Kết quả của tất cả các thí nghiệm được thực hiện cả vào năm 1881 và năm 1887 đều phủ nhận sự tồn tại của bất kỳ "cơn gió thanh tao" nào. Thí nghiệm của Michelson vẫn có thể được coi là một trong những thí nghiệm nổi tiếng và xuất sắc nhất trong lịch sử vật lý. Theo bản thân Einstein, ông có tầm quan trọng to lớn đối với sự ra đời của thuyết tương đối. Nhưng không phải tất cả các nhà vật lý đều đồng ý rằng aether không tồn tại và các nguyên lý của Newton không những không nên bị nghi ngờ mà còn bị loại bỏ vĩnh viễn. Nhà vật lý người Hà Lan Hendrik Lorenz năm 1895, ông cố gắng "cứu" ether. Ông cho rằng các cơ thể chuyển động nhanh sẽ bị co lại. Ngay cả trước Lorentz, vào năm 1891, nhà vật lý người Ireland George Fitzgerald cũng đã đưa ra một đề xuất tương tự, mà Lorentz không hề hay biết. Lorentz và Fitzgerald đã viết rằng tất cả các vật thể "dưới áp lực" của ête đều bị dẹt, ngắn lại. Tấm, nơi đặt tất cả các thiết bị và bản thân các thiết bị được rút ngắn. Cả địa cầu và con người trên bề mặt của nó đều bị thu ngắn lại, và độ lớn của tất cả những lần rút ngắn và làm phẳng này đều bằng độ lớn để cân bằng tác động của "gió thanh tao". Các nhà khoa học cũng đưa ra một hiệu chỉnh cho thời gian lan truyền của "gió thanh tao". Những ý tưởng này chỉ là suy đoán với rất ít hoặc không có hỗ trợ. Vào mùa thu năm 1904, Henri Poincaré cũng cố gắng "cứu" ether bất động tuyệt đối. Ông đã cố gắng hình thành các tính toán của Lorentz dưới dạng một lý thuyết ít nhiều mạch lạc, nhưng "lý thuyết" này chỉ là hình thức. Những đầu óc vĩ đại nhất đều buồn bã, dường như không còn cách nào thoát khỏi tình cảnh này. Nhưng lối thoát đã được Albert Einstein tìm ra, ông đã đưa vật lý thoát khỏi sự bế tắc và hướng nó sang một hướng mới. Einstein, khi còn đi học ở Aarau, thường tiến hành một thí nghiệm suy nghĩ: một người có thể nhìn thấy những gì chuyển động đằng sau một làn sóng ánh sáng với tốc độ ánh sáng. Chính câu hỏi này đã là khởi đầu cho những suy ngẫm về cái mà sau này được gọi là thuyết tương đối. Về sự khởi đầu lý luận của mình, Einstein viết: "Cần phải có một ý tưởng rõ ràng về các tọa độ không gian và thời gian của một số sự kiện có ý nghĩa như thế nào trong vật lý." Einstein bắt đầu bằng cách khám phá khái niệm đồng thời. Do đó, cơ học Newton khẳng định rằng về nguyên tắc, sự lan truyền các tương tác (tức là sự truyền tín hiệu, thông tin) với tốc độ vô hạn là có thể thực hiện được. Và theo lý thuyết của Einstein, tốc độ ánh sáng, là tốc độ truyền tín hiệu cực đại, vẫn là hữu hạn và hơn nữa, có cùng giá trị đối với tất cả những người quan sát là ba trăm nghìn km / giây. Do đó, khái niệm "đồng thời tuyệt đối" không có bất kỳ ý nghĩa vật lý nào và không thể được áp dụng. Einstein đi đến kết luận rằng sự đồng thời của các sự kiện phân tách theo không gian là tương đối. Lý do cho tính tương đối của tính đồng thời là tính hữu hạn của tốc độ lan truyền tín hiệu. Đúng vậy, chúng ta không thể hình dung điều này một cách rõ ràng, vì tốc độ ánh sáng lớn hơn nhiều so với tốc độ chúng ta di chuyển. Nếu "đồng thời tuyệt đối" là không thể, thì "thời gian tuyệt đối" không thể tồn tại, điều này giống nhau trong mọi hệ quy chiếu. Khái niệm "thời gian tuyệt đối", trôi chảy một lần và mãi mãi với một tốc độ nhất định, hoàn toàn độc lập với vật chất và chuyển động của nó, hóa ra là sai. Mỗi hệ quy chiếu có "giờ địa phương" của riêng nó. Học thuyết về thời gian của Einstein là một bước tiến hoàn toàn mới trong khoa học. "Thời gian tuyệt đối" đã bị loại bỏ, và vì thời gian và chuyển động có quan hệ mật thiết với nhau, nên cần phải loại bỏ khái niệm Newton về "chuyển động tuyệt đối". Đây là những gì Einstein đã làm. Định đề đầu tiên và chính của lý thuyết Einstein - nguyên lý tương đối - phát biểu rằng trong tất cả các hệ quy chiếu chuyển động đồng nhất và tuần hoàn đối với nhau, các quy luật tự nhiên giống nhau hoạt động. Do đó, nguyên lý tương đối của cơ học cổ điển được ngoại suy cho tất cả các quá trình trong tự nhiên, bao gồm cả các quá trình điện từ. Nếu cần chuyển từ hệ quy chiếu này sang hệ quy chiếu khác thì phải sử dụng các phép biến đổi Lorentz. Einstein đặt tên cho những phương trình này như một dấu hiệu của sự tôn trọng sâu sắc đối với công việc của người tiền nhiệm. Einstein trong thuyết tương đối của mình đã thay thế ête ánh sáng bằng trường điện từ. Nhiều nhà khoa học đã phản ứng rất đau đớn trước một sự thay đổi như vậy, họ không thể chấp nhận sự thật rằng ether không tồn tại. Ngay cả người Hà Lan vĩ đại Lorentz cũng tin vào sự tồn tại của ether cho đến khi ông qua đời. Định đề thứ hai của Einstein phát biểu rằng tốc độ ánh sáng trong chân không là như nhau đối với mọi hệ quy chiếu quán tính. Nó không phụ thuộc vào tốc độ của nguồn hoặc tốc độ của máy thu tín hiệu ánh sáng. Tốc độ ánh sáng là giới hạn trên cho mọi quá trình xảy ra trong tự nhiên. Tốc độ ánh sáng là tốc độ tối đa; không có quá trình nào trong tự nhiên có thể có tốc độ lớn hơn tốc độ ánh sáng. Hai nghịch lý hay hệ quả nổi tiếng xuất phát từ sự không đổi của tốc độ ánh sáng: tính tương đối của khoảng cách và tính tương đối của khoảng thời gian. Tính tương đối của khoảng cách nằm ở chỗ, khoảng cách không phải là một giá trị tuyệt đối, mà phụ thuộc vào tốc độ của vật thể so với một hệ quy chiếu nhất định. Kích thước của cơ thể chuyển động nhanh bị giảm so với chiều dài của cơ thể ở trạng thái nghỉ. Khi tiếp cận tốc độ của cơ thể bằng tốc độ ánh sáng, các kích thước của nó sẽ tiếp cận bằng không! Lorentz cũng bày tỏ điều tương tự khi cố gắng "cứu" ether trong thí nghiệm của Michelson. Tính tương đối của các khoảng thời gian bao gồm việc làm chậm tốc độ của đồng hồ trong hệ quy chiếu chuyển động nhanh so với đồng hồ trong hệ quy chiếu nghỉ so với hệ quy chiếu đầu tiên. Các hiệu ứng được mô tả ở trên được các nhà vật lý gọi là tương đối tính, tức là chúng được quan sát ở tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta thực sự cố gắng gia tốc một vật chất đến tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng? Thuyết tương đối khẳng định sự tương đương của khối lượng và năng lượng theo công thức nổi tiếng hiện nay, có thể được diễn đạt bằng lời như sau: "Năng lượng bằng khối lượng nhân với bình phương tốc độ ánh sáng." Ban đầu, sự gia tăng năng lượng của cơ thể đi kèm với sự gia tăng nhẹ khối lượng và do đó, sức ì của cơ thể. Do đó, nó trở nên khó khăn hơn một chút để tăng tốc nó hơn nữa. Khi tốc độ tiến gần tới tốc độ ánh sáng, hiệu ứng này, ngày càng trở nên ấn tượng hơn, khiến chúng ta không thể vượt qua tốc độ ánh sáng. Công thức của Einstein đã nhận được sự xác nhận tuyệt vời vào cuối những năm XNUMX trong các phản ứng phân hạch uranium. Đồng thời, một phần nghìn của tổng khối lượng biến mất để được bộc lộ hoàn toàn trở lại dưới dạng năng lượng nguyên tử. Ngay cả trong các phản ứng hóa học thông thường, tỷ lệ Einstein được quan sát thấy, nhưng số lượng vật chất xuất hiện hoặc biến mất trong phản ứng nhỏ hơn một phần mười tỷ tổng khối lượng, vì vậy không thể phát hiện ra chúng ngay cả với những số dư rất chính xác. Điều quan trọng cần nhấn mạnh là trong thuyết tương đối hẹp, chuyển động đều được coi là chuyển động với tốc độ không đổi, tại đó hướng của chuyển động không thay đổi. Nếu chuyển động xảy ra với một gia tốc do ngoại lực, chẳng hạn như lực hấp dẫn, thì thuyết tương đối hẹp không còn có thể áp dụng được nữa. Những gì Einstein khám phá và đưa vào vật lý thực sự mang tính cách mạng nên ít nhà vật lý hiểu ngay rằng thuyết tương đối đặc biệt là một khám phá xuất sắc. Trong số những người hiểu được có Kế hoạch tối đa, người đã viết: "Khái niệm thời gian của Einstein vượt trội hơn tất cả mọi thứ mà cho đến thời điểm này đã được tạo ra trong khoa học tự nhiên suy đoán và thậm chí trong lý thuyết triết học về tri thức." Năm 1908, nhà toán học người Đức Hermann Minkowski, người đã dạy Einstein tại Đại học Bách khoa Zurich, đã tạo ra một bộ máy toán học cho thuyết tương đối hẹp. Trong bài phát biểu nổi tiếng của mình tại Đại hội các nhà tự nhiên học và bác sĩ Đức vào ngày 21 tháng 1908 năm XNUMX, Minkowski nói: “Các khái niệm về không gian và thời gian mà tôi sắp phát triển trước khi các bạn phát triển trên nền vật lý thực nghiệm. Đây là thế mạnh của họ. Chúng sẽ dẫn đến những hậu quả triệt để Từ nay bản thân không gian và thời gian hoàn toàn biến mất vào cõi bóng tối, và chỉ có một kiểu kết hợp của cả hai khái niệm này mới duy trì được sự tồn tại độc lập. Kể từ đó, "thế giới Minkowski" đã trở thành một phần không thể thiếu của thuyết tương đối hẹp. Einstein từng nói với James Frank: "Chính xác thì tại sao tôi lại tạo ra thuyết tương đối? Khi tôi tự hỏi mình câu hỏi này, đối với tôi, dường như lý do là như sau. Một người trưởng thành bình thường không nghĩ về vấn đề không gian và thời gian tại Theo anh ấy, anh ấy đã nghĩ về vấn đề này từ khi còn nhỏ. Tôi phát triển trí tuệ chậm đến mức không gian và thời gian chiếm hết suy nghĩ của tôi khi tôi trở thành một người lớn. " Einstein không có niềm tin "người lớn" rằng các vấn đề toàn cầu của thế giới đã được giải quyết. Cảm giác này không bị kìm nén bởi sự tích lũy kiến thức và sở thích đặc biệt. Ông nghĩ về khái niệm chuyển động và quay trở lại ý tưởng vốn có từ thời thơ ấu của loài người - ý tưởng cổ xưa về thuyết tương đối, sau đó đã bị che khuất bởi khái niệm ête như một vật thể tham chiếu tuyệt đối. Khi khái niệm ête bị loại bỏ, Einstein kết luận rằng chuyển động không thể là tuyệt đối. Tác giả: Samin D.K.
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Thiết lập kỷ lục phóng vào vũ trụ ▪ Đài Loan sản xuất ngày càng nhiều bo mạch chủ ▪ Nguyên nhân mưa axit được tìm thấy ▪ Nguyên nhân của kỷ băng hà được tìm thấy ▪ Điều hòa không khí không có gió lùa
▪ phần của trang web Công cụ thợ điện. Lựa chọn bài viết ▪ Bài viết la bàn. Lịch sử phát minh và sản xuất ▪ bài Gravilat đô thị. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng ▪ Bài viết chính trị. Công thức nấu ăn đơn giản và lời khuyên ▪ bài viết Đồng xu dưới một tấm kính. tiêu điểm bí mật
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này