Nisbiylik nazariyasi: Yangi boshlanuvchilar uchun qo'llanma
Albert Eynshteyn tomonidan ishlab chiqilgan nisbiylik nazariyasi fizikadagi eng yangi tushunchalardan biridir. Bu nazariya bizning vaqt, makon va tortishish haqidagi tushunchamizni tubdan o'zgartirdi. U ikki qismga bo'linadi: nisbiylikning maxsus nazariyasi va umumiy nisbiylik nazariyasi.
Maxsus nisbiylik nazariyasi
1905 yilda Eynshteyn tomonidan taklif qilingan maxsus nisbiylik nazariyasi doimiy tezliklarda harakatlanuvchi istiqbollar bo'lgan inertial sanoq sistemalarida ob'ektlarning xatti-harakatlariga qaratilgan. Bu nazariya ikkita asosiy tamoyilni kiritdi: nisbiylik printsipi va yorug'lik tezligining doimiyligi.
Nisbiylik printsipi
Nisbiylik printsipi fizika qonunlari barcha inertial sanoq sistemalarida bir xil ekanligini bildiradi. Bu shuni anglatadiki, siz dam olsangiz yoki doimiy tezlikda harakatlanasizmi, fizika qonunlari o'zgarmaydi. Ushbu tamoyilning qiziqarli oqibati - bu sizning harakatlanayotganingizni yoki dam olayotganingizni farqlay olmaslikdir.
Yorug'lik tezligining doimiyligi
Eynshteyn nazariyasi vakuumdagi yorug'lik tezligi doimiy va yorug'lik manbai yoki kuzatuvchining harakatidan ta'sirlanmasligini ta'kidlaydi. Bu tezlik sekundiga taxminan \(299,792\) kilometr ( \(c\) ). Bu vaqt va makon nisbiy tushunchalar degan fikrni keltirib chiqaradi. Xuddi shu hodisa kuzatuvchining harakat holatiga qarab turli vaqt va joylarda sodir bo'lishi mumkin.
Vaqtning kengayishi
Maxsus nisbiylik nazariyasining eng ajoyib natijalaridan biri bu vaqtning kengayishidir. Bu effekt turli inertial sistemalardagi kuzatuvchilar uchun vaqt har xil tezlikda o‘tishini bildiradi. Vaqt kengayishini tavsiflovchi formula: \( t' = \frac{t}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} \) bu erda \(t'\) - vaqt oralig'i harakatdagi kuzatuvchi tomonidan o'lchanadi, \(t\) - harakatsiz kuzatuvchi tomonidan o'lchanadigan vaqt oralig'i, \(v\) - harakatlanuvchi kuzatuvchining tezligi va \(c\) - yorug'lik tezligi. Bu tenglama shuni ko'rsatadiki, \(v\)\(c\) ga yaqinlashganda, \(t'\)\(t\) dan sezilarli darajada katta bo'ladi, bu harakatlanuvchi kuzatuvchi uchun vaqt sekinlashishini ko'rsatadi.
Uzunlik qisqarishi
Uzunlikning qisqarishi yana bir qiziqarli natijadir. Ob'ektga nisbatan harakatdagi kuzatuvchi tomonidan ko'rilganda, ob'ektlar harakat yo'nalishi bo'yicha qisqaroq ko'rinadi. Uzunlik qisqarish formulasi: \( L' = L \sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}} \) bu erda \(L'\) - harakatlanuvchi kuzatuvchi tomonidan o'lchangan uzunlik, \(L\) - statsionar kuzatuvchi tomonidan o'lchangan uzunlik, \(v\) - harakatlanuvchi kuzatuvchining tezligi va \(c\) - yorug'lik tezligi. Bu narsa tezligi yorug'lik tezligiga yaqinlashganda, uning uzunligi qisqarishini ko'rsatadi.
Massa-energiya ekvivalenti
Maxsus nisbiylik nazariyasidan kelib chiqqan eng mashhur tenglama massa-energiya ekvivalentligini ifodalovchi \(E=mc^2\) dir. Bu shuni anglatadiki, massa energiyaga aylanishi mumkin va aksincha. Tenglama yadro energetikasini rivojlantirish va yulduzlarda energiya ishlab chiqarishni tushunishda muhim rol o'ynadi.
Umumiy nisbiylik nazariyasi
1915 yilda Eynshteyn o'z nazariyasini tezlanish va tortishish kuchini qamrab olgan holda kengaytirib, umumiy nisbiylik nazariyasiga olib keldi. Bu nazariya tortishish kuchini massalar orasidagi kuch sifatida emas, balki massa tufayli yuzaga keladigan fazo-vaqt egriligi sifatida tushunish uchun yangi asos yaratdi.
Fazoviy vaqtning egriligi
Umumiy nisbiylik nazariyasi shuni ko'rsatadiki, sayyoralar va yulduzlar kabi massiv jismlar ular atrofidagi fazo-vaqt to'qimalarida egrilikka olib keladi. Fazoviy vaqtning bu egriligi, o'z navbatida, biz tortishish kuchi sifatida qabul qiladigan jismlarning harakatini boshqaradi. Massaning mavjudligi fazo vaqtini buzadi va ob'ektlarning bu egri fazoda yuradigan yo'li biz tortishish orbitalari sifatida ko'riladigan narsadir.
Gravitatsion vaqtning kengayishi
Gravitatsion vaqtning kengayishi umumiy nisbiylik nazariyasining bashoratidir. Unda aytilishicha, turli tortishish potentsialiga ega bo'lgan hududlarda vaqt har xil tezlikda o'tadi. Sayyora yoki yulduz kabi katta ob'ektga qanchalik yaqin bo'lsangiz, vaqt massadan uzoqroq bo'lgan mintaqaga qaraganda sekinroq o'tadi. Bu ta'sir Yer yuzasida va orbitada soatlarning vaqt o'tishini taqqoslash tajribalari bilan tasdiqlangan.
Eksperimental tasdiqlash
Nisbiylik nazariyasi ko'plab tajribalar va kuzatishlar orqali tasdiqlangan. Eng mashhur sinovlardan biri 1919 yilda quyosh tutilishi paytida yorug'likning tortishish ta'sirida egilishini kuzatish edi, bu Eynshteynning Quyosh kabi katta ob'ekt yonidan o'tganda yorug'lik egilishi haqidagi bashoratini tasdiqladi. Yana bir tasdiq nisbiylikning maxsus va umumiy nazariyalarini ko'rib chiqadigan Global joylashishni aniqlash tizimidan (GPS) keladi. GPS sun'iy yo'ldoshlariga ularning harakat tezligi (maxsus nisbiylik) va Yer yuzasiga nisbatan zaifroq tortishish maydoni (umumiy nisbiylik) ta'sir qiladi. Ushbu relyativistik effektlarni sozlash tizim aniq joylashuv ma'lumotlarini taqdim etishi uchun zarur. Nisbiylik nazariyasi bizning koinot haqidagi tushunchamizga, atomlarning xatti-harakatlaridan tortib galaktikalar dinamikasiga qadar chuqur ta'sir qiladi. Mavhum tabiatga qaramay, uning tamoyillari biz har kuni foydalanadigan texnologiyalarda muhim rol o'ynaydi va kosmosni tadqiq qilishda davom etadi.
