W względności - część II
Niedziela 14 październik 2007Aby zrozumieć jej istotę w Relativity ograniczeniami musimy wprowadzić jedną z najbardziej fascynujących przyrody: światło.
Dlaczego warto przenieść z samochodów w wyścigu "na" autostrady na światło?
Dlaczego światło, szczególnie widoczne, odegrał ważną rolę w "odkrycia" względności ograniczeniami i doprowadziła także do fizyki końca XIX wieku na krawędzi kryzysu.
W prawdzie nie powinniśmy koniecznie interesie świetle, w świetle widzialnym, ale to wyjątkowe zjawisko, które nazywa się polem elektromagnetycznym.
Jaka jest, aby rozpocząć z obozu słowo?
Pole
Koncepcja Campo było kluczowe dla wyjaśnienia i zrozumienia wielu zjawisk. Jej wprowadzenie jest potrzebne do Intuition z wielkiego fizyk Michael Faraday. Aby spróbować wyświetlić pole jako przykład bierzemy naszej planety Ziemi. Kiedy mówimy o pole grawitacyjne, na przykład, oznacza, że region wokół naszej planety, która ma na celu przyspieszenie majątku masy w kierunku centrum Ziemi. Obozu, dlatego też istnieje w próżni i jest wynikiem obecności czegoś.
Magnes jako zwykłe magnesy, na przykład, wytwarza to, co jest określane jako pola magnetycznego całego regionu wokół niego.
Elektryczna opłat generuje punkt, wokół miejsca regionu, że otacza to, co jest określane jako Camp Electric.
Co, a następnie elektromagnetycznej dziedzinie?
Nosi nazwę pola elektromagnetycznego (lub promieniowanie elektromagnetyczne) w połączeniu z pola elektrycznego i pola magnetycznego. Co udało nam się odkryć, między innymi, że pole magnetyczne jest ściśle związana z pola elektrycznego, i vice versa. W szczególnych okolicznościach każdego produkuje inne. Dwie strony tej samej monety słowa. The niespodzianką, a następnie, kiedy przybyli odkrył, że na zmianę pola elektrycznego wraz z polem magnetycznym (pola elektromagnetycznego) produkowane fale, tak jakby przez przypadek, zostały podróżujących w próżni z prędkością światła c (299.792.458 m / s).
W rzeczywistości, ale pokazał, że światło było widoczne tylko jeden - przede wszystkim - fali elektromagnetycznej. Fascynująca jest to, że fale radiowe, na przykład, są również fale elektromagnetyczne. Nie patrz fal radiowych, ponieważ tylko one mają częstotliwość (lub długości fali), inne niż światło widzialne i dlatego nie postrzegana przez nasze zmysły wizualne, oczy, ale w zasadzie fal radiowych (o długości fali pomiędzy 1 metrów i 1 km) i Zapal świeczkę są dokładnie takie same thing!
Ciepło emitowane przez ciało ciepłe, na przykład, jest również fal elektromagnetycznych: podczerwieni. Nie możemy zobaczyć z nagimi oczy (oczy postrzegają długości fali od 400 nano-metrów i 700 metrów nano-, ale istnieją narzędzia, medyczne i wojskowe, które mogą "zobaczyć" podczerwieni), ale postrzegają jako "uczucie ciepła."
Widzieliśmy w pierwszej części tego posta, że pojęcie względności, czyli "mózgów" lub "Newtonowska", mówi, że w istocie nie można odróżnić jednolity ruch prostoliniowy przez stan spokojny. Innymi słowy, może sugerować, na w stanie bezczynności jest "szczególnym lub specjalnych jednolitego prostoliniowego ruchu!
Ten prosty i nieszkodliwy oświadczenie, jednak niesie ze sobą pewne znaczące konsekwencje: po pierwsze i przede wszystkim w wyniku jakiegokolwiek eksperymentu prowadzonego w stan pokoju musi być taka sama, jeśli wykonywane w jednolity ruch prostoliniowy, w przeciwnym razie byłoby ono sprzeczne z zasadą względności!
Dlaczego nie chcemy niezgodne z zasadą względności?
Ponieważ wiemy, że niemożliwe jest znalezienie inercyjny system (np. układ lub system odniesienia, jak nasz pokój), który jest uprzywilejowany w porównaniu do innych (patrz stare projekty i systemy absolutne Newton). Ponadto, zanurzyć się w systemach względnego ruchu między nimi i cała fizyka wiemy zniknac w pamięci flash. Planety Ziemi, na przykład podróżuje jeden orbicie wokół Słońca. Wraz z Ziemi i innych planet bliżej nas (podobnie jak Mars, Wenus, itp ...) make up the Solar System, znajdującego się na jednym z ramion spiralnych naszej galaktyce, Drodze Mlecznej, która obraca się i przenosi się zbyt " ona! Ta gra kontynuuje lalka, co próżno szukać nieruchomości: Nieruchomości następnie w porównaniu do czego? (Zobacz animację: z Ziemi na Drodze Mlecznej).
Jest zatem oczywiste, że ważne jest na założeniu, że stan zasilania (czy jednolita i prosta) nie wpływają na wyniki eksperymentów, w przeciwnym wypadku istnieje naturalne odniesienia dla każdego systemu, który bierze pod uwagę.
Niemniej jednak, nie było czasu, gdy zasada względności wydawało się ze sprzeciwem. Tragedii objawia się w odkrywanie zjawisk elektrycznych i magnetycznych. W odróżnieniu od zjawisk mechanicznych, takich jak samochody, urządzenia elektryczne i magnetyczne zjawiska pojawiły się w odpowiedzi na różnorodne i tajemnicze prawa, w praktyce, minavano zasady względności.
Teraz wprowadzić wspaniały i fascynujący świat. Możemy dotykać powierzchni oceanu jeszcze nie w pełni zrozumiałe i rozumieć nasze ograniczone zmysły.
Aby zrozumieć "tajemniczych" właściwości światła i fale elektromagnetyczne z rzutu start i łatwiejsze Rodzina: dźwięk. Wszyscy wiemy, że dźwięk jest fala (lub pertubazione), który rozprzestrzenia się na wysokości 331,5 m / s. A cechą fal, w ogóle, jest to, że nie istnieje samo w sobie. Ostatecznie zawsze skojarzyć z rzutu połowę. Fale na morzu, na przykład, są pertubazioni który rozprzestrzenia się w wodzie, więc fale dźwiękowe są pertubazioni, że rozprzestrzenianie się w powietrzu. Wiadomym jest do wszystkich, na przykład, że wprowadzenie alarm wewnątrz dzwon słoika, gdzie jest on produkowany w próżni, że została wyeliminowana, powietrze, dźwięk alarmu nie będzie już rozprawy wykazanie, że likwidacja środków transportu fale dźwiękowe zaprzestania ich przekazywania. Jednakże, pomimo naszych alarm jest w próżni, nadal będziemy go zobaczyć! To pokazuje nam jasno, że światło nie wymaga powietrza do jej rozmnażania, tak jak w przypadku rozległych kompleksów gwiezdny pusta przestrzeń. W świetle gwiazd odległych od nas, w rzeczywistości mamy dotrzeć z "pokoju", a także miliony i miliony mil.
Co to oznacza przewożącego fale elektromagnetyczne?
W momencie, aby znaleźć rozwiązanie tajemnicy, że przedstawił "eter (eter luminifero na światło), medium, w którym fale elektromagnetyczne, a tym samym światło rozprzestrzenia się. Eter został stworzony dźwięk plan wyjaśnić istnienie wszystkich zjawisk elektrycznych i magnetycznych. Ale to było naprawdę ciekawa funkcje: przenika wszystko, nie można znaleźć, był obecny w absolutnej próżni kosmicznej, byłoby niezwykle trudno wyjaśnić właściwości fal światła do cięcia, itp ... W skrócie, stanowiło "boski", zbudowane z wyłącznie w celu wyjaśniania ", gdzie" światła fal rozpropagowane.
Jego wprowadzenia, jednak był prawdziwy katastrofy. Fizycznej przeszedł okres prawdziwego i głębokiego kryzysu. Zobaczmy dlaczego ...
Wyobraź sobie, aby być w pomieszczeniu jednolitego ruchu prostoliniowego i ściany ze szkła, tak że wszystko, co się dzieje, jest widoczne dla zewnętrznego obserwatora. W układzie odniesienia pokój w ruchu, który jest dla nas, że będziemy przenosić z pokoju el'aria zawartych w nim, prędkość dźwięku jest taka sama we wszystkich kierunkach! Powietrza, jest przenoszone wzdłuż pokoju, ale z naszego punktu widzenia jest to firma, tylko tak, jak gdyby byliśmy w każdym pokoju mieszkania.
Pozwól mi powiedzieć, że poza jego systemu referencyjnego (widzi pokój - z nami i do powietrza - przenieść rectlinear jednolitego ruchu) prędkość dźwięku nie jest taka sama we wszystkich kierunkach. To jest bardziej w kierunku ruchu i mniej pokój w przeciwnym kierunku.
Te wnioski zostały wyciągnięte z klasycznych transformacji, tym samym używane do samochodów na autostradę. Pokoju w move "oporu", gdy powietrze z nośniku fizycznym, która poprzez propagowanie dźwięków. Z tego powodu, prędkość jest różna dla dwóch obserwatorów. Jak Einstein pisał ten sam:
Najlepszym sposobem, choć nie najprostszy, nie słuchają słowa ktoś jest daleko, że przy prędkościach powyżej dźwięku, w stosunku do otaczającego powietrza głośnik. W tym przypadku te wytwarzają fale dźwiękowe nie mogą już strajk naszych uszach. Z drugiej strony, jeżeli my nie usłyszeć słowa, że jeden głośnik nie miał nigdy okazji, aby powiedzieć więcej, należy przenieść z prędkości fali dźwiękowej w celu osiągnięcia Sonar w ruchu i usłyszeć to słowo, tak że .
Jeśli fale dźwiękowe będą mylić jest to dokładnie to samo odgrywaną przez człowieka na pociąg, najlepiej znanym przykładem. Wyobraźmy sobie pociąg (przezroczyste) przemieszczających się po prawej z człowiekiem w środku przewozu.
Dla męża, wewnątrz pociągu dwóch prędkości V V A i B są identyczne! Zwiedzanie z stałej tempie (co jest od prawej do lewej) on osiągnąć dwa finiestrini tym samym czasie, zarówno wtedy, gdy pociąg jest "firma", zarówno gdy pociąg porusza się w prawo lub w lewo w ruchu. W systemie referencyjnym pociągu na odległość, która oddziela go od dwóch okien jest dokładnie taki sam.
Dla nas, widzimy sceny z dworca, a następnie w solidarności z podłożem lub, jeszcze lepiej, z utworów, rzeczy nie zawsze są w sposób opisany przez pociąg. Sappaimo fakt, że jeżeli pociąg ma prawo w kierunku prędkości V pociągu człowiek jest przeciągany przez sam pociąg (powietrze przeciągnięty na fale dźwiękowe), a następnie jego "spaceru" jest dla nas w kierunku zwiększenia pociągów w ruchu, dokładnie tak, jak "zwiększony" prędkość fal dźwiękowych w powyższym przykładzie. I odwrotnie, gdy człowiek przemieszcza się z lewej strony, z tego samego powodu obserwować spadek do "spaceru" zawsze proporziaonale prędkości pociągu - w porównaniu z nas - że "przeciągnij" mężczyzny. Te dwa przykłady, zatem są w pełni równoważne, jeśli nie identyczne. Zmiana tylko "aktorów", a następnie wybrać najbardziej widoczne i zrozumiałe (na dowód przejść do stacji kolejowej Twojego miasta i obserwować pociągi, które przylatują lub odejść, szczególnie z uwagi na pasażerów, że istnieją wewnątrz, nie ma grzechu wagonu soczewki).
Niech godzin zamiast zastąpić fale dźwiękowe z falami świetlnymi, przy założeniu, że te lekkie fale, podobne do tych, dźwięk rozmnażania szyfrowania zamiast powietrza. W tym czasie było od razu jasne, że eter lub został przeciągnięty od ciała w ruchu (jak stało się w powietrze w naszym pokoju niewiele w powyższym przykładzie) lub przenika wszystko, co zostało zrobione do nieruchomości (na razie wyklucza możliwość wprowadzenia trzeciej Przeciągnij częściowe).
Jeśli nie masz wątpliwości co do zasady względności w mózgu i wyobrazić sobie, że eter jest przeciągnięty wzdłuż do naszego pokoju, w analogii między fale dźwiękowe i fale świetle staje się natychmiastowe, co wykazały, że poza obserwatora musi zmierzyć prędkość światła różne w stosunku do kierunku ruchu pokoju, dokładnie tak, jak stało się z falami świetlnymi.
Jednak ta hipoteza jest sprzeczne wszystkie obserwacje i eksperymenty prowadzone w dziesięcioleci, które pokazują, że prędkość światła jest zawsze taki sam we wszystkich systemach referencyjnego, czy porusza się źródło lub mniej!
Można zatem, że eter nie jest przeciągnięty od pokoju w ruchu, tak aby wyjaśnić ten problem?
[... The follow-on Relativity - część III]
