Speciel relativitetsteori: Forskelle mellem versioner
"rummelige komposanter" :)
Hofkas (diskussion | bidrag) m →Koncepter i den specielle relativitetsteori: > Linkfix |
Gamren (diskussion | bidrag) "rummelige komposanter" :) |
||
Linje 8:
Newton havde en idé om at der eksisterede absolut rum, og at det var muligt at stå stille eller bevæge sig i forhold til dette rum. Han havde altså en idé om at man kunne tale om at være i hvile og at være i bevægelse i absolut forstand, ikke blot i relativ forstand. Hvis du f.eks sidder på en stol og læser det her, mente Newton at du enten var i hvile eller i bevægelse, og at det gav mening at tale om disse to begreber. Umiddelbart lyder dette logisk nok, men går man bare et spadestik dybere synes der, at være et problematisk aspekt i denne konklusion: Da jorden bevæger sig og dermed dig, er du vel ikke i hviletilstand? Eller hvad? For hvis en person bevægede sig ved siden af jorden og med samme hastighed som denne, ville han konkludere det modsatte: at du er i hvile. Om du (eller ethvert andet objekt) er i hvile eller bevægelse er altså ikke noget man kan tale om i absolut forstand. Forskellige observatører vil altså komme til forskellige konklusioner om et objekts hastighed. Desuden er de fysiske love de samme for alle hastigheder og du vil derfor heller ikke kunne afgøre din bevægelses tilstand ud fra et fysisk eksperiment; de fysiske love vil være de samme!
Fænomenet beskrevet ovenfor (at de fysiske love er de samme for alle observatører) kaldes "relativitetsprincippet" og blev første gang udviklet af Galileo Galilei i hans bog "''Dialog om de to store verdenssystemer"''. (Bemærk at dette princip dog kun kalder for
=== Absolut tid ===
I Newtons fysik var det
I[[1865]] kom fysikeren [[James Clerk Maxwell]] med nogle ligninger, der forudsagde, at lyset var en elektromagnetisk bølge med en bestemt hastighed. Af Maxwells ligninger fremgik det dog ikke hvilket medium lys bevægede sig i forhold til, hvilket af daværende fysikere blev set som et krav for enhver form for bølge (f.eks
Lyset måtte bevæge sig med konstant fart i forhold til et eller andet. Her opfandt man [[Æter (fysikhistorie)|æteren]]
Det viste sig til stor overraskelse, at lysets fart var den samme, ligegyldigt om de bevægede sig i lysets retning, mod eller vinkelret på. Altså selv om de jagede lyset gennem æteren, bevægede lyset sig ikke langsommere i forhold til dem. Det voldte store kvaler i fysikkens verden, og man forsøgte i det næste årti at finde en løsning. Det lykkedes ikke rigtigt, indtil Einstein i 1905 udgav sin artikel om den specielle relativitetsteori.
=== Einsteins overvejelser ===
Einstein havde som ung funderet over modsigelserne i Newtons og Maxwells teorier. Hvordan kunne lysets fart være konstant,
Einstein tog til sidst konsekvensen, og det store revolutionerende skridt, og afskaffede begreberne æter og absolut tid! Den galilæiske relativitet sagde: ”[[Stof (fysik)|stof]] adlyder de samme fysiske love i et hvilket som helst [[inerti]]al system, uafhængigt af dets orientering, position eller konstante fart.” Einstein tilføjede kun tre ord til denne definition, og det viste sig at have store konsekvenser. "Både Stof og lys adlyder de samme fysiske love i et hvilket som helst inertial system, uafhængigt af dets orientering, position eller konstante fart.”.
Linje 29:
=== [[Lorentz-transformation]]erne ===
Lorentz-transformationerne blev udviklet før den specielle relativitetsteori, men de er vigtige for at udlede andre relativistiske formler. I modsætning til tidligere kunne Einsteins udledninger af relativitetsteorien gennemføres uden brug af [[Æter (fysikhistorie)|æterbegrebet]].
Lorentz-transformationen : <math>t' = \gamma \left(t - \frac{v x}{c^{2}} \right)</math>
: <math>x' = \gamma (x - v t)</math>
Line 35 ⟶ 36:
: <math>z' = z</math>
''x'', ''y'' og ''z'' er rumlige koordinater, mens ''t'' er den tidslige koordinat. Mærket <math>'</math>
=== [[Længdeforkortelse]] ===
Hvis noget bevæger sig hurtigt ift. en observatør, vil det fremstå som kortere, i bevægelsesretningen, end ved stilstand; maksimalværdien for længden kaldes for [[hvilelængde]]n. Det teoretiske grundlag kommer af differenseformen af Lorentz-transformationen i ''x''-koordinaten:
: <math>\Delta x' = \gamma (\Delta x - v \Delta t)</math>
Hvor forskellen er forskellen mellem de to ender af en genstand; dvs.
: <math>\Delta x' = \gamma (\Delta x - v \cdot 0)</math>
: <math>\Downarrow</math>
: <math>\Delta x' = \gamma \Delta x</math>
Hvis <math>\Delta x'</math> er hvilelængden <math>L_0</math>, mens <math>\Delta x</math> er den relativistiske længde<math>L</math> (også kaldet vandrelængden), fremkommer ligningerne for længdeforkortning:
: <math>L_0 = \gamma L</math>
: <math>\Updownarrow</math>
: <math>L = \frac{L_0}{\gamma}</math>
Den observerede længde i bevægelsen er altså
=== [[Tidsforlængelse]] ===
Line 69 ⟶ 70:
=== [[4-vektor]]er ===
Da tiden ikke er en absolut størrelse giver det mening, at vektoriale egenskaber som hastighed og impuls ikke kun har
== Konsekvenser ==
Line 79 ⟶ 77:
* Det er umuligt at vide, om man bevæger sig med konstant hastighed eller står stille; faktisk kan man kun bevæge sig med en hastighed ''relativt'' til noget andet. Derfor giver det i princippet ikke mening at tale om at "stå stille", men formuleringen benyttes ofte (bl.a. i denne artikel) for at øge læsevenligheden.
* Jo hurtigere man bevæger sig, desto langsommere går tiden, set fra en observatør, der ikke bevæger sig.
* Lysets hastighed i vakuum er den højeste hastighed i universet og kan ikke overskrides (eller overhovedet opnås af et legeme med masse). Denne hastighed er den samme i forhold til
* Jo hurtigere man bevæger sig, desto større bliver ens masse, målt af en observatør, der ikke bevæger sig.
| |||