சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாடு. ஐன்ஸ்டீனின் சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாடு

1905 ஆம் ஆண்டில், ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் தனது சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாட்டை (எஸ்ஆர்டி) வெளியிட்டார், இது வெவ்வேறு நிலைமக் குறிப்புச் சட்டங்களுக்கு இடையே உள்ள இயக்கங்களை எவ்வாறு விளக்குவது என்பதை விளக்கியது - எளிமையாகச் சொன்னால், நகரும் பொருள்கள் நிலையான வேகம்ஒருவருக்கொருவர் தொடர்பாக.

இரண்டு பொருள்கள் நிலையான வேகத்தில் நகரும் போது, ​​அவற்றில் ஒன்றை ஒரு முழுமையான குறிப்பு சட்டமாக எடுத்துக் கொள்ளாமல், ஒன்றோடொன்று தொடர்புடைய அவற்றின் இயக்கத்தைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும் என்று ஐன்ஸ்டீன் விளக்கினார்.

இரண்டு விண்வெளி வீரர்கள், நீங்களும், ஹெர்மனும், இரண்டு விண்கலங்களில் பறந்து, உங்கள் அவதானிப்புகளை ஒப்பிட்டுப் பார்க்க விரும்பினால், நீங்கள் தெரிந்து கொள்ள வேண்டியது ஒன்றோடொன்று தொடர்புடைய உங்கள் வேகம் மட்டுமே.

சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாடு ஒரே ஒரு சிறப்பு வழக்கை மட்டுமே கருதுகிறது (எனவே பெயர்), இயக்கம் நேர்கோட்டு மற்றும் சீரானதாக இருக்கும் போது. ஒரு பொருள் உடல் முடுக்கி அல்லது பக்கமாக திரும்பினால், STR சட்டங்கள் இனி பொருந்தாது. பின்னர் பொது சார்பியல் கோட்பாடு (ஜிடிஆர்) நடைமுறைக்கு வருகிறது, இது பொது வழக்கில் பொருள் உடல்களின் இயக்கங்களை விளக்குகிறது.

ஐன்ஸ்டீனின் கோட்பாடு இரண்டு அடிப்படைக் கொள்கைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது:

1. சார்பியல் கொள்கை: இயற்பியல் விதிகள் நிலைமாற்றக் குறிப்புச் சட்டங்களாக இருக்கும் உடல்களுக்குப் பாதுகாக்கப்படுகின்றன, அதாவது ஒன்றுக்கொன்று தொடர்புடைய நிலையான வேகத்தில் நகரும்.

2. ஒளியின் வேகம்: ஒளியின் வேகம் அனைத்து பார்வையாளர்களுக்கும் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும், ஒளி மூலத்துடன் தொடர்புடைய வேகத்தைப் பொருட்படுத்தாமல். (இயற்பியலாளர்கள் ஒளியின் வேகத்தை c என குறிப்பிடுகின்றனர்).

ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீனின் வெற்றிக்கான காரணங்களில் ஒன்று, அவர் தத்துவார்த்த தரவுகளை விட சோதனை தரவுகளுக்கு மதிப்பளித்தார். பல சோதனைகள் பொதுவாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட கோட்பாட்டிற்கு முரணான முடிவுகளை வெளிப்படுத்தியபோது, ​​பல இயற்பியலாளர்கள் இந்த சோதனைகள் தவறு என்று முடிவு செய்தனர்.

முதலில் கட்ட முடிவு செய்தவர்களில் ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீனும் ஒருவர் புதிய கோட்பாடுபுதிய சோதனை தரவுகளின் அடிப்படையில்.

19 ஆம் நூற்றாண்டின் இறுதியில், இயற்பியலாளர்கள் மர்மமான ஈதரைத் தேடினர் - பொதுவாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட அனுமானங்களின்படி, ஒளி அலைகள் ஒலி அலைகளைப் போல பரவ வேண்டும், அதன் பரவலுக்கு காற்று அல்லது மற்றொரு ஊடகம் தேவைப்படுகிறது - திடமான, திரவ அல்லது வாயு. ஈதரின் இருப்பு பற்றிய நம்பிக்கை, ஈதருடன் தொடர்புடைய பார்வையாளரின் வேகத்தைப் பொறுத்து ஒளியின் வேகம் மாறுபடும் என்ற நம்பிக்கைக்கு வழிவகுத்தது.

ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் ஈதரின் கருத்தை கைவிட்டு, ஒளியின் வேகம் உட்பட அனைத்து இயற்பியல் விதிகளும் பார்வையாளரின் வேகத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் மாறாமல் இருக்கும் என்று கருதினார் - சோதனைகள் காட்டியது.

இடம் மற்றும் நேரத்தின் ஒருமைப்பாடு

ஐன்ஸ்டீனின் SRT விண்வெளி மற்றும் நேரத்திற்கு இடையே ஒரு அடிப்படை தொடர்பை முன்வைக்கிறது. பொருள் யுனிவர்ஸ், நமக்குத் தெரிந்தபடி, மூன்று இடஞ்சார்ந்த பரிமாணங்களைக் கொண்டுள்ளது: மேல்-கீழ், வலது-இடது மற்றும் முன்னோக்கி-பின்னோக்கி. அதற்கு மற்றொரு பரிமாணம் சேர்க்கப்பட்டுள்ளது - நேரம். இந்த நான்கு பரிமாணங்களும் சேர்ந்து விண்வெளி நேர தொடர்ச்சியை உருவாக்குகின்றன.

நீங்கள் அதிக வேகத்தில் நகர்ந்தால், இடம் மற்றும் நேரத்தைப் பற்றிய உங்கள் அவதானிப்புகள், குறைவான வேகத்தில் நகரும் நபர்களிடமிருந்து வேறுபட்டதாக இருக்கும்.

கீழே உள்ள படம் இந்த யோசனையைப் புரிந்துகொள்ள உதவும் ஒரு சிந்தனைப் பரிசோதனையாகும். நீங்கள் இருக்கிறீர்கள் என்று கற்பனை செய்து பாருங்கள் விண்கலம், உங்கள் கைகளில் லேசர் உள்ளது, அதன் மூலம் கண்ணாடி பொருத்தப்பட்டிருக்கும் கூரைக்கு ஒளிக்கதிர்களை அனுப்புகிறீர்கள். ஒளி, பிரதிபலிப்பு, அவற்றை பதிவு செய்யும் டிடெக்டர் மீது விழுகிறது.

மேலே இருந்து - நீங்கள் உச்சவரம்புக்கு ஒரு ஒளிக்கற்றையை அனுப்பியுள்ளீர்கள், அது பிரதிபலித்து செங்குத்தாக டிடெக்டரில் விழுந்தது. கீழே - ஹெர்மனுக்கு, உங்கள் ஒளிக்கற்றை குறுக்காக உச்சவரம்புக்கு நகர்கிறது, பின்னர் குறுக்காக டிடெக்டருக்கு நகர்கிறது

உங்கள் கப்பல் நிலையான வேகத்தில் நகர்கிறது என்று வைத்துக்கொள்வோம். பாதிக்கு சமம்ஒளியின் வேகம் (0.5c). ஐன்ஸ்டீனின் எஸ்ஆர்டியின் படி, இது உங்களுக்கு ஒரு பொருட்டல்ல, உங்கள் இயக்கத்தை நீங்கள் கவனிக்கவே இல்லை.

இருப்பினும், ஹெர்மன், ஓய்வெடுக்கும் விண்கலத்தில் இருந்து உங்களைப் பார்த்து, முற்றிலும் மாறுபட்ட படத்தைக் காண்பார். அவரது பார்வையில், ஒரு ஒளிக்கற்றை உச்சவரம்பில் உள்ள கண்ணாடிக்கு குறுக்காகச் செல்லும், அதிலிருந்து பிரதிபலித்து, கண்டுபிடிப்பாளரின் மீது குறுக்காக விழும்.

வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், ஒளிக்கற்றையின் பாதை உங்களுக்கும் ஹெர்மனுக்கும் வித்தியாசமாக இருக்கும், அதன் நீளம் வித்தியாசமாக இருக்கும். எனவே, லேசர் கற்றை கண்ணாடி மற்றும் டிடெக்டருக்கு செல்லும் தூரம் உங்களுக்கு வித்தியாசமாகத் தோன்றும்.

இந்த நிகழ்வு கால விரிவாக்கம் என்று அழைக்கப்படுகிறது: அதிக வேகத்தில் நகரும் ஒரு விண்கலத்தின் நேரம் பூமியில் ஒரு பார்வையாளரின் பார்வையில் இருந்து மிகவும் மெதுவாக பாய்கிறது.

இந்த உதாரணம், மற்றும் பலர், விண்வெளி மற்றும் நேரத்திற்கு இடையே உள்ள பிரிக்க முடியாத தொடர்பை தெளிவாக நிரூபிக்கிறது. இந்த இணைப்பு எப்போது மட்டுமே பார்வையாளருக்கு தெளிவாகத் தோன்றும் பற்றி பேசுகிறோம்ஒளியின் வேகத்திற்கு அருகில் அதிக வேகம் பற்றி.

ஐன்ஸ்டீன் தனது சிறந்த கோட்பாட்டை வெளியிட்டதிலிருந்து நடத்தப்பட்ட சோதனைகள், விண்வெளி மற்றும் நேரம் உண்மையில் பொருட்களின் வேகத்தைப் பொறுத்து வித்தியாசமாக உணரப்படுகின்றன என்பதை உறுதிப்படுத்தியுள்ளன.

நிறை மற்றும் ஆற்றலை இணைத்தல்

பெரிய இயற்பியலாளரின் கோட்பாட்டின் படி, ஒரு பொருள் உடலின் வேகம் அதிகரிக்கும் போது, ​​ஒளியின் வேகத்தை நெருங்கும் போது, ​​அதன் நிறை கூட அதிகரிக்கிறது. அந்த. ஒரு பொருள் எவ்வளவு வேகமாக நகருகிறதோ, அவ்வளவு கனமாக இருக்கும். ஒளியின் வேகத்தை அடைந்தால், உடலின் நிறை மற்றும் அதன் ஆற்றல் எல்லையற்றதாக மாறும். உடல் கனமானது, அதன் வேகத்தை அதிகரிப்பது மிகவும் கடினம்; எல்லையற்ற நிறை கொண்ட ஒரு உடலை முடுக்கிவிடுவதற்கு எல்லையற்ற ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது, எனவே பொருள் பொருள்கள் ஒளியின் வேகத்தை அடைவது சாத்தியமில்லை.

ஐன்ஸ்டீனுக்கு முன், இயற்பியலில் நிறை மற்றும் ஆற்றல் பற்றிய கருத்துக்கள் தனித்தனியாகக் கருதப்பட்டன. புத்திசாலித்தனமான விஞ்ஞானி, வெகுஜனத்தைப் பாதுகாக்கும் சட்டமும், ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியும், வெகுஜன-ஆற்றலின் பொதுவான விதியின் ஒரு பகுதி என்பதை நிரூபித்தார்.

இந்த இரண்டு கருத்துக்களுக்கும் இடையிலான அடிப்படை இணைப்புக்கு நன்றி, பொருள் ஆற்றலாகவும், அதற்கு நேர்மாறாகவும் - ஆற்றலைப் பொருளாகவும் மாற்றலாம்.

செப்டம்பர் 1905 இல் A. ஐன்ஸ்டீனின் வேலை "நகரும் உடல்களின் மின் இயக்கவியல்" தோன்றியது, இதில் சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாட்டின் (STR) முக்கிய விதிகள் கோடிட்டுக் காட்டப்பட்டன. இந்த கோட்பாடு இடம் மற்றும் நேரத்தின் பண்புகள் பற்றிய இயற்பியலின் கிளாசிக்கல் கருத்துகளின் திருத்தத்தை குறிக்கிறது. எனவே, இந்த கோட்பாட்டை அதன் உள்ளடக்கத்தில் இடம் மற்றும் நேரத்தின் இயற்பியல் கோட்பாடு என்று அழைக்கலாம் . உடல்ஏனெனில் இந்த கோட்பாட்டில் இடம் மற்றும் நேரத்தின் பண்புகள் அவற்றில் நிகழும் இயற்பியல் நிகழ்வுகளின் விதிகளுடன் நெருங்கிய தொடர்பில் கருதப்படுகின்றன. கால " சிறப்பு"இந்தக் கோட்பாடு நிகழ்வுகளை நிலைமக் குறிப்புச் சட்டங்களில் மட்டுமே கருதுகிறது என்ற உண்மையை வலியுறுத்துகிறது.

சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாட்டின் தொடக்க புள்ளிகளாக, ஐன்ஸ்டீன் இரண்டு போஸ்டுலேட்டுகள் அல்லது கொள்கைகளை ஏற்றுக்கொண்டார்:

1) சார்பியல் கொள்கை;

2) ஒளி மூலத்தின் வேகத்திலிருந்து ஒளியின் வேகத்தின் சுதந்திரத்தின் கொள்கை.

முதல் போஸ்டுலேட் கலிலியோவின் எந்தவொரு இயற்பியல் செயல்முறைகளுக்கும் சார்பியல் கொள்கையின் பொதுமைப்படுத்தலாகும்: அனைத்து இயற்பியல் நிகழ்வுகளும் அனைத்து நிலைமக் குறிப்புச் சட்டங்களிலும் ஒரே மாதிரியாகத் தொடர்கின்றன. இயற்கையின் அனைத்து விதிகளும் அவற்றை விவரிக்கும் சமன்பாடுகளும் மாறாதவை, அதாவது. ஒரு செயலற்ற குறிப்பு அமைப்பிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு நகரும் போது மாற்ற வேண்டாம்.

வேறுவிதமாகக் கூறினால், அனைத்து செயலற்ற அமைப்புகள்குறிப்புகள் அவற்றின் இயற்பியல் பண்புகளில் சமமானவை (வேறுபடுத்த முடியாதவை).எந்த அனுபவமும் அவர்களில் எதையும் விரும்பத்தக்கதாக தனிமைப்படுத்த முடியாது.

என்று இரண்டாவது அனுமானம் கூறுகிறது வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் ஒளி மூலத்தின் இயக்கத்தைச் சார்ந்து இருக்காது மற்றும் எல்லா திசைகளிலும் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்.

என்று அர்த்தம் வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் அனைத்து நிலைமக் குறிப்புச் சட்டங்களிலும் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்.இவ்வாறு, ஒளியின் வேகம் இயற்கையில் ஒரு சிறப்பு நிலையை ஆக்கிரமித்துள்ளது.

வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் வரம்புக்குட்பட்டது என்பதை ஐன்ஸ்டீனின் அனுமானங்களில் இருந்து பின்வருமாறு கூறுகிறது: எந்த சமிக்ஞையும், ஒரு உடலின் மற்றொன்றின் தாக்கமும் வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகத்தை மீறும் வேகத்தில் பரவாது. இந்த வேகத்தின் கட்டுப்படுத்தும் தன்மையே அனைத்து குறிப்பு அமைப்புகளிலும் ஒளியின் அதே வேகத்தை விளக்குகிறது. கட்டுப்படுத்தும் வேகத்தின் இருப்பு தானாகவே துகள் வேகத்தை "c" மதிப்பின் வரம்பைக் குறிக்கிறது. இல்லையெனில், இந்த துகள்கள் வரம்பை மீறும் வேகத்தில் சமிக்ஞைகளை (அல்லது உடல்களுக்கு இடையேயான தொடர்புகளை) அனுப்பலாம். எனவே, ஐன்ஸ்டீனின் போஸ்டுலேட்டுகளின்படி, உடல்களின் இயக்கம் மற்றும் பரஸ்பர பரவலின் அனைத்து சாத்தியமான வேகங்களின் மதிப்பு "c" மதிப்பால் வரையறுக்கப்படுகிறது. இது நியூட்டனின் இயக்கவியலின் நீண்ட தூர நடவடிக்கை கொள்கையை நிராகரிக்கிறது.

SRT இலிருந்து சுவாரஸ்யமான முடிவுகள் பின்வருமாறு:

1) நீளம் குறைப்பு:எந்தவொரு பொருளின் இயக்கமும் அதன் நீளத்தின் அளவிடப்பட்ட மதிப்பை பாதிக்கிறது.

2) நேரம் மெதுவாக: SRT இன் வருகையுடன், முழுமையான நேரத்திற்கு முழுமையான அர்த்தம் இல்லை, அது மட்டுமே சிறந்தது என்ற அறிக்கை எழுந்தது கணித பிரதிநிதித்துவம், ஏனெனில் இயற்கையில் முழுமையான நேரத்தை அளவிடுவதற்கு ஏற்ற உண்மையான உடல் செயல்முறை இல்லை.

நேரம் கடந்து செல்வது குறிப்பு சட்டத்தின் இயக்கத்தின் வேகத்தைப் பொறுத்தது. போதுமான அதிக வேகத்தில், ஒளியின் வேகத்திற்கு அருகில், நேரம் குறைகிறது, அதாவது. சார்பியல் நேர விரிவாக்கம் ஏற்படுகிறது.

எனவே, வேகமாக நகரும் அமைப்பில், நிலையான பார்வையாளரின் ஆய்வகத்தை விட நேரம் மெதுவாக பாய்கிறது: பூமியில் ஒரு பார்வையாளர் அதிக வேகத்தில் பறக்கும் ராக்கெட்டில் கடிகாரத்தைப் பின்தொடர முடிந்தால், அது இயங்குகிறது என்ற முடிவுக்கு அவர் வருவார். தன்னுடையதை விட மெதுவாக. நேர விரிவாக்க விளைவு என்பது விண்கலத்தில் வசிப்பவர்கள் மிகவும் மெதுவாக வயதாகிறார்கள். இரண்டு இரட்டையர்களில் ஒருவர் நீண்ட காலம் செய்திருந்தால் விண்வெளி பயணம், பின்னர் பூமிக்குத் திரும்பிய பிறகு, வீட்டில் தங்கியிருந்த அவரது இரட்டைச் சகோதரர் அவரை விட மிகவும் வயதானவர் என்பதைக் கண்டுபிடிப்பார்.

சில அமைப்பில் உள்ளூர் நேரத்தைப் பற்றி மட்டுமே பேச முடியும். இது சம்பந்தமாக, நேரம் என்பது பொருளிலிருந்து சுயாதீனமான ஒரு பொருள் அல்ல, அது வெவ்வேறு உடல் நிலைகளின் கீழ் வெவ்வேறு வேகத்தில் பாய்கிறது. நேரம் எப்போதும் உறவினர்.

3) எடை அதிகரிப்பு:ஒரு உடலின் நிறை என்பது அதன் இயக்கத்தின் வேகத்தைப் பொறுத்து ஒரு ஒப்பீட்டு அளவாகும். உடலின் வேகம் எவ்வளவு அதிகமாக இருக்கிறதோ, அந்த அளவுக்கு அதன் நிறை அதிகமாகும்.

ஐன்ஸ்டீன் நிறைக்கும் ஆற்றலுக்கும் உள்ள தொடர்பையும் கண்டுபிடித்தார். அவர் பின்வரும் சட்டத்தை உருவாக்குகிறார்: "உடலின் நிறை என்பது அதில் உள்ள ஆற்றலின் அளவீடு ஆகும்: E=mc 2 ". இந்த சூத்திரத்தில் m=1 kg மற்றும் c=300,000 km/s ஐ மாற்றினால், நாம் 9·10 16 J இன் மிகப்பெரிய ஆற்றலைப் பெறுகிறோம், இது 30 மில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு ஒரு மின் விளக்கை எரிக்க போதுமானதாக இருக்கும். ஆனால் ஒரு பொருளின் நிறை உள்ள ஆற்றலின் அளவு ஒளியின் வேகம் மற்றும் பொருளின் நிறை அளவு ஆகியவற்றால் வரையறுக்கப்படுகிறது.

நம்மைச் சுற்றியுள்ள உலகம் மூன்று பரிமாணங்களைக் கொண்டது. நேரத்தை தனியான மற்றும் மாறாத ஒன்றாக கருத முடியாது என்று SRT வாதிடுகிறது. 1907 ஆம் ஆண்டில், ஜெர்மன் கணிதவியலாளர் மின்கோவ்ஸ்கி SRT இன் கணித கருவியை உருவாக்கினார். மூன்று இடஞ்சார்ந்த மற்றும் ஒரு தற்காலிக பரிமாணங்கள் நெருங்கிய தொடர்புடையவை என்று அவர் பரிந்துரைத்தார். பிரபஞ்சத்தின் அனைத்து நிகழ்வுகளும் நான்கு பரிமாண இடைவெளியில் நிகழ்கின்றன. ஒரு கணிதக் கண்ணோட்டத்தில், SRT என்பது நான்கு பரிமாண மின்கோவ்ஸ்கி விண்வெளி நேரத்தின் வடிவவியலாகும்.

பல உண்மைகள் மற்றும் சோதனைகள் மூலம் STR ஆனது விரிவான பொருளில் உறுதி செய்யப்பட்டுள்ளது (உதாரணமாக, சிதைவின் போது நேர விரிவாக்கம் காணப்படுகிறது. அடிப்படை துகள்கள்காஸ்மிக் கதிர்களில் அல்லது உயர்-ஆற்றல் முடுக்கிகளில்) மற்றும் சார்பியல் வேகத்தில் நிகழும் அனைத்து செயல்முறைகளின் தத்துவார்த்த விளக்கங்களுக்கு அடிப்படையாக உள்ளது.

எனவே, SRT இல் உள்ள இயற்பியல் செயல்முறைகளின் விளக்கம் அடிப்படையில் ஒருங்கிணைப்பு அமைப்புடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இயற்பியல் கோட்பாடு இயற்பியல் செயல்முறையை விவரிக்கவில்லை, ஆனால் ஆராய்ச்சியின் வழிமுறைகளுடன் இயற்பியல் செயல்முறையின் தொடர்புகளின் விளைவாகும். எனவே, இயற்பியல் வரலாற்றில் முதன்முறையாக, அறிவாற்றல் பொருளின் செயல்பாடு, பொருள் மற்றும் அறிவாற்றல் பொருளின் பிரிக்க முடியாத தொடர்பு, நேரடியாக வெளிப்படுத்தப்பட்டது.

SRT, சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாடு என்றும் அறியப்படுகிறது, இது விண்வெளி-நேரம், இயக்கம் மற்றும் இயக்கவியல் விதிகள் ஆகியவற்றின் உறவுகளுக்கான ஒரு அதிநவீன விளக்க மாதிரியாகும், இது நோபல் பரிசு வென்ற ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீனால் 1905 இல் உருவாக்கப்பட்டது.

முனிச் பல்கலைக்கழகத்தில் கோட்பாட்டு இயற்பியல் துறையில் நுழைந்த மேக்ஸ் பிளாங்க், அந்த நேரத்தில் இந்த பல்கலைக்கழகத்தில் கணிதத் துறைக்கு தலைமை தாங்கிய பேராசிரியர் பிலிப் வான் ஜாலியிடம் ஆலோசனை கேட்டார். அதற்கு அவர் ஆலோசனையைப் பெற்றார்: "இந்தப் பகுதியில் கிட்டத்தட்ட அனைத்தும் ஏற்கனவே திறந்திருக்கும், மேலும் எஞ்சியிருப்பது சில முக்கியமான சிக்கல்களைத் தீர்ப்பதுதான்." இளம் பிளாங்க் புதிய விஷயங்களைக் கண்டறிய விரும்பவில்லை, ஆனால் ஏற்கனவே அறியப்பட்ட அறிவைப் புரிந்துகொண்டு முறைப்படுத்த மட்டுமே விரும்புவதாக பதிலளித்தார். இதன் விளைவாக, அத்தகைய ஒரு "மிகவும் இல்லை முக்கியமான பிரச்சனை" அதைத் தொடர்ந்து, குவாண்டம் கோட்பாடு எழுந்தது, மற்றொன்றிலிருந்து - சார்பியல் கோட்பாடு, இதற்காக மேக்ஸ் பிளாங்க் மற்றும் ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் இயற்பியலில் நோபல் பரிசுகளைப் பெற்றனர்.

இயற்பியல் சோதனைகளை நம்பியிருந்த பல கோட்பாடுகளைப் போலல்லாமல், ஐன்ஸ்டீனின் கோட்பாடு கிட்டத்தட்ட அவரது அடிப்படையிலேயே இருந்தது. சிந்தனை சோதனைகள்பின்னர் மட்டுமே நடைமுறையில் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது. 1895 ஆம் ஆண்டில் (16 வயதில்) அவர் ஒரு ஒளிக்கற்றைக்கு இணையாக அதன் வேகத்தில் நகர்ந்தால் என்ன நடக்கும் என்று யோசித்தார்? அத்தகைய சூழ்நிலையில், ஒரு வெளிப்புற பார்வையாளருக்கு, ஒளியின் துகள்கள் ஒரு புள்ளியைச் சுற்றி ஊசலாடியிருக்க வேண்டும், இது மேக்ஸ்வெல்லின் சமன்பாடுகள் மற்றும் சார்பியல் கொள்கைக்கு முரணானது (இயற்பியல் விதிகள் நீங்கள் இருக்கும் இடத்தைப் பொறுத்தது அல்ல. நீங்கள் நகரும் வேகம்). எனவே, இளம் ஐன்ஸ்டீன் ஒளியின் வேகம் ஒரு பொருள் உடலுக்கு அடைய முடியாததாக இருக்க வேண்டும் என்ற முடிவுக்கு வந்தார், மேலும் எதிர்கால கோட்பாட்டின் அடிப்படையில் முதல் செங்கல் போடப்பட்டது.

அடுத்த சோதனை 1905 இல் அவரால் மேற்கொள்ளப்பட்டது மற்றும் நகரும் ரயிலின் முனைகளில் ஒரே நேரத்தில் ஒளிரும் இரண்டு துடிப்புள்ள ஒளி மூலங்கள் உள்ளன. ஒரு ரயிலைக் கடந்து செல்லும் வெளிப்புற பார்வையாளருக்கு, இந்த இரண்டு நிகழ்வுகளும் ஒரே நேரத்தில் நிகழ்கின்றன, ஆனால் ரயிலின் மையத்தில் அமைந்துள்ள ஒரு பார்வையாளருக்கு, இந்த நிகழ்வுகள் ஒரே நேரத்தில் நடந்ததாகத் தோன்றும். வெவ்வேறு நேரம், காரின் தொடக்கத்தில் இருந்து ஒரு ஃப்ளாஷ் ஒளி அதன் முடிவை விட முன்னதாக வரும் என்பதால் (ஒளியின் நிலையான வேகம் காரணமாக).

இதிலிருந்து அவர் நிகழ்வுகளின் ஒரே நேரத்தில் தொடர்புடையது என்று மிகவும் தைரியமான மற்றும் தொலைநோக்கு முடிவை எடுத்தார். இந்த சோதனைகளின் அடிப்படையில் பெறப்பட்ட கணக்கீடுகளை "நகரும் உடல்களின் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸ்" என்ற படைப்பில் வெளியிட்டார். மேலும், நகரும் பார்வையாளருக்கு, இந்த துடிப்புகளில் ஒன்று மற்றதை விட அதிக ஆற்றலைக் கொண்டிருக்கும். ஒரு செயலற்ற குறிப்பு அமைப்பிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு நகரும் போது, ​​அத்தகைய சூழ்நிலையில் வேகத்தை பாதுகாக்கும் விதி மீறப்படாமல் இருக்க, ஆற்றல் இழப்புடன் ஒரே நேரத்தில் பொருள் வெகுஜனத்தை இழக்க வேண்டியது அவசியம். எனவே, ஐன்ஸ்டீன் நிறை மற்றும் ஆற்றல் E=mc 2 ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பைக் குறிக்கும் ஒரு சூத்திரத்திற்கு வந்தார் - இது இந்த நேரத்தில் மிகவும் பிரபலமான இயற்பியல் சூத்திரமாக இருக்கலாம். இந்த பரிசோதனையின் முடிவுகள் அந்த ஆண்டின் பிற்பகுதியில் அவரால் வெளியிடப்பட்டது.

அடிப்படை அனுமானங்கள்

ஒளியின் வேகத்தின் நிலைத்தன்மை- 1907 வாக்கில், ±30 கிமீ/வி துல்லியத்துடன் அளவிட சோதனைகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன (இது பூமியின் சுற்றுப்பாதை வேகத்தை விட அதிகமாக இருந்தது) மற்றும் வருடத்தில் அதன் மாற்றங்களைக் கண்டறியவில்லை. இதுவே ஒளியின் வேகத்தின் மாறாத தன்மைக்கான முதல் சான்றாகும், இது பூமியில் உள்ள பரிசோதனையாளர்களாலும், விண்வெளியில் தானியங்கி சாதனங்களாலும் பல சோதனைகள் மூலம் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது.

சார்பியல் கொள்கை- இந்த கொள்கை மாறாத தன்மையை தீர்மானிக்கிறது உடல் சட்டங்கள்விண்வெளியில் எந்த இடத்திலும் மற்றும் எந்த நிலைமக் குறிப்பு சட்டத்திலும். அதாவது, நீங்கள் பூமியுடன் சேர்ந்து சூரியனின் சுற்றுப்பாதையில் சுமார் 30 கிமீ/வி வேகத்தில் நகர்கிறீர்களா அல்லது அதன் எல்லைகளுக்கு அப்பாற்பட்ட விண்கலத்தில் செல்கிறீர்களா என்பதைப் பொருட்படுத்தாமல் - நீங்கள் ஒரு உடல் பரிசோதனையை மேற்கொள்ளும்போது, ​​​​நீங்கள் எப்போதும் வருவீர்கள். அதே முடிவுகள் (உங்கள் கப்பல் இந்த நேரத்தில் இருந்தால் வேகத்தை அதிகரிக்காது அல்லது வேகத்தை குறைக்காது). இந்த கொள்கை பூமியில் நடந்த அனைத்து சோதனைகளாலும் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது, மேலும் ஐன்ஸ்டீன் இந்த கொள்கையை பிரபஞ்சத்தின் மற்ற பகுதிகளுக்கு உண்மையாக கருதினார்.

விளைவுகள்

இந்த இரண்டு அனுமானங்களின் அடிப்படையில் கணக்கீடுகள் மூலம், ஐன்ஸ்டீன் ஒரு கப்பலில் பயணிக்கும் ஒரு பார்வையாளரின் நேரம் அதிகரிக்கும் வேகத்துடன் குறைய வேண்டும் என்ற முடிவுக்கு வந்தார், மேலும் அவர் கப்பலுடன் சேர்ந்து, இயக்கத்தின் திசையில் அளவு சுருங்க வேண்டும். அதன் மூலம் இயக்கத்தின் விளைவுகளை ஈடுசெய்து சார்பியல் கொள்கையை பராமரிக்கவும்). ஒரு பொருள் உடலுக்கான வரையறுக்கப்பட்ட வேகத்தின் நிபந்தனையிலிருந்து, வேகங்களைச் சேர்ப்பதற்கான விதி (நியூட்டனின் இயக்கவியலில் எளிய எண்கணித வடிவத்தைக் கொண்டிருந்தது) மிகவும் சிக்கலான லோரென்ட்ஸ் மாற்றங்களால் மாற்றப்பட வேண்டும் - இந்த விஷயத்தில், நாம் இரண்டு வேகங்களைச் சேர்த்தாலும் கூட. ஒளியின் வேகத்தின் 99% வரை, இந்த வேகத்தில் 99.995% பெறுவோம், ஆனால் நாம் அதை மீற மாட்டோம்.

கோட்பாட்டின் நிலை

இருந்து உருவாக்கம் இருந்து தனிப்பட்ட கோட்பாடுஅதன் பொதுவான பதிப்பு ஐன்ஸ்டீனுக்கு 11 ஆண்டுகள் மட்டுமே எடுத்துக்கொண்டது. இருப்பினும், அது வெளியிடப்பட்ட அதே ஆண்டில், ஐன்ஸ்டீன் தனது கணக்கீடுகளை வெளியிட்டார், இது புதனின் பெரிஹெலியன் மாற்றத்தை ஒரு சதவீத பகுதிக்குள் விளக்கினார், புதிய மாறிலிகள் மற்றும் பிற அனுமானங்களை அறிமுகப்படுத்த வேண்டிய அவசியமில்லை. இந்த செயல்முறையை விளக்கினார். அப்போதிருந்து, பொது சார்பியலின் சரியான தன்மை 10 -20 துல்லியத்துடன் சோதனை ரீதியாக உறுதிப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, மேலும் அதன் அடிப்படையில் பல கண்டுபிடிப்புகள் செய்யப்பட்டுள்ளன, இது இந்த கோட்பாட்டின் சரியான தன்மையை தெளிவாக நிரூபிக்கிறது.

தொடக்கத்தில் சாம்பியன்ஷிப்

ஐன்ஸ்டீன் சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாட்டில் தனது முதல் படைப்புகளை வெளியிட்டு, அதன் பொதுவான பதிப்பை எழுதத் தொடங்கியபோது, ​​மற்ற விஞ்ஞானிகள் இந்த கோட்பாட்டின் அடிப்படையிலான சூத்திரங்கள் மற்றும் யோசனைகளின் குறிப்பிடத்தக்க பகுதியை ஏற்கனவே கண்டுபிடித்துள்ளனர். எனவே லோரென்ட்ஸ் மாற்றம் என்று சொல்லலாம் பொதுவான பார்வை 1900 இல் (ஐன்ஸ்டீனுக்கு 5 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு) Poincaré ஆல் முதன்முதலில் பெறப்பட்டது மற்றும் ஹென்ட்ரிக் லோரென்ட்ஸ் பெயரிடப்பட்டது, அவர் இந்த மாற்றங்களின் தோராயமான பதிப்பைப் பெற்றார், இருப்பினும் இந்த பாத்திரத்தில் அவர் வால்டெமர் வோக்ட்டை விட முன்னிலையில் இருந்தார்.

3.5 சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாடு (SRT)

SRT அறிமுகம்

உயர்நிலைப் பள்ளியில் சார்பியல் கோட்பாட்டைப் பற்றி நாம் அறிந்திருக்கிறோம். இந்த கோட்பாடு சுற்றியுள்ள உலகின் நிகழ்வுகளை "பொது அறிவுக்கு" முரண்படும் வகையில் நமக்கு விளக்குகிறது. உண்மைதான், அதே ஏ. ஐன்ஸ்டீன் ஒருமுறை குறிப்பிட்டார்: "பொது அறிவு என்பது பதினெட்டு வயதிற்கு முன்பே உருவாகும் தப்பெண்ணங்கள்."

மீண்டும் 18 ஆம் நூற்றாண்டில். புவியீர்ப்பு தொடர்பு எவ்வாறு பரவுகிறது மற்றும் ஒளி எவ்வாறு பரவுகிறது (பின்னர், ஏதேனும்) பற்றிய கேள்விகளுக்கு விஞ்ஞானிகள் பதிலளிக்க முயன்றனர். மின்காந்த அலைகள்) இந்தக் கேள்விகளுக்கான பதில்களைத் தேடுவதுதான் சார்பியல் கோட்பாட்டின் வளர்ச்சிக்குக் காரணம்.

19 ஆம் நூற்றாண்டில் இயற்பியலாளர்கள் ஈதர் (உலக ஈதர், ஒளிரும் ஈதர்) என்று அழைக்கப்படுவதை நம்பினர். கடந்த நூற்றாண்டுகளின் கருத்துக்களின்படி, இது ஒரு வகையான அனைத்து வியாபித்துள்ள, அனைத்தையும் நிரப்பும் சூழல். 19 ஆம் நூற்றாண்டின் இரண்டாம் பாதியில் இயற்பியலின் வளர்ச்சி. விஞ்ஞானிகள் ஈதரைப் பற்றிய தங்கள் கருத்துக்களை முடிந்தவரை உறுதிப்படுத்த வேண்டும். ஈதர் ஒரு வாயுவைப் போன்றது என்று நாம் கருதினால், பின்னர் மட்டுமே நீளமான அலைகள், மற்றும் மின்காந்த அலைகள் குறுக்காக உள்ளன. அத்தகைய ஈதரில் அவர்கள் எவ்வாறு நகர முடியும் என்பது தெளிவாகத் தெரியவில்லை வான உடல்கள். ஒளிபரப்புக்கு வேறு கடுமையான எதிர்ப்புகள் இருந்தன. அதே நேரத்தில், ஸ்காட்டிஷ் இயற்பியலாளர் ஜேம்ஸ் மேக்ஸ்வெல் (1831-1879) கோட்பாட்டை உருவாக்கினார். மின்காந்த புலம், அதிலிருந்து, குறிப்பாக, விண்வெளியில் இந்தப் புலத்தின் பரப்புதலின் இறுதி வேகம் வினாடிக்கு 300,000 கிமீ ஆகும். ஜெர்மன் இயற்பியலாளர் ஹென்ரிச் ஹெர்ட்ஸ் (1857-1894) ஒளி, வெப்பக் கதிர்கள் மற்றும் மின்காந்த "அலை இயக்கம்" ஆகியவற்றின் அடையாளத்தை சோதனை ரீதியாக நிரூபித்தார். மின்காந்த விசை வினாடிக்கு 300,000 கிமீ வேகத்தில் செயல்படுகிறது என்று அவர் தீர்மானித்தார். மேலும், ஹெர்ட்ஸ் "எலக்ட்ரிக் சக்திகளை எடையுள்ள உடல்களிலிருந்து பிரிக்கலாம் மற்றும் ஒரு நிலையாக அல்லது விண்வெளியில் மாற்றமாக தொடர்ந்து இருக்க முடியும்" என்று நிறுவினார். இருப்பினும், ஈதரின் நிலைமை பல கேள்விகளை எழுப்பியது, மேலும் இந்த கருத்தை ஒழிக்க ஒரு நேரடி பரிசோதனை தேவைப்பட்டது. இந்த யோசனை மேக்ஸ்வெல் என்பவரால் வடிவமைக்கப்பட்டது, அவர் பூமியை ஒரு நகரும் உடலாகப் பயன்படுத்த முன்மொழிந்தார், இது வினாடிக்கு 30 கிமீ வேகத்தில் சுற்றுப்பாதையில் நகரும். இந்த அனுபவத்திற்கு மிக உயர்ந்த அளவீட்டுத் துல்லியம் தேவைப்பட்டது. இந்த கடினமான பிரச்சனை 1881 ஆம் ஆண்டில் அமெரிக்க இயற்பியலாளர்களான ஏ. மைக்கேல்சன் மற்றும் ஈ. மோர்லி ஆகியோரால் தீர்க்கப்பட்டது. "நிலையான ஈதர்" கருதுகோளின் படி, பூமி "ஈதர்" வழியாக நகரும் போது "ஈதெரிக் காற்றை" ஒருவர் அவதானிக்க முடியும், மேலும் பூமியுடன் தொடர்புடைய ஒளியின் வேகம் திசையுடன் தொடர்புடைய ஒளிக் கதிர் திசையைப் பொறுத்தது. ஈதரில் பூமியின் இயக்கம் (அதாவது, பூமியின் இயக்கம் மற்றும் எதிராக ஒளி இயக்கப்படுகிறது). ஈதரின் முன்னிலையில் வேகம் வித்தியாசமாக இருக்க வேண்டும். ஆனால் அவை மாறாமல் இருந்தன. காற்று இல்லை என்பதை இது காட்டுகிறது. இந்த எதிர்மறை முடிவு சார்பியல் கோட்பாட்டை உறுதிப்படுத்தியது. ஒளியின் வேகத்தைக் கண்டறிய மைக்கேல்சன் மற்றும் மோர்லி செய்த சோதனை பலமுறை பின்னர் 1885-1887 இல் அதே முடிவுடன் மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்பட்டது.

1904 ஆம் ஆண்டில், ஒரு அறிவியல் மாநாட்டில், பிரெஞ்சு கணிதவியலாளர் ஹென்றி பாய்காரே (1854-1912) இயற்கையில் ஒளியின் வேகத்தை விட அதிக வேகம் இருக்க முடியாது என்ற கருத்தை வெளிப்படுத்தினார். அதே நேரத்தில், A. Poincaré இயற்கையின் உலகளாவிய விதியாக சார்பியல் கொள்கையை உருவாக்கினார். 1905 இல் அவர் எழுதினார்: "பூமியின் முழுமையான இயக்கத்தை பரிசோதனை மூலம் நிரூபிக்க இயலாது என்பது இயற்கையின் பொதுவான விதி." இங்கே அவர் Lorentz மாற்றங்கள் மற்றும் இடஞ்சார்ந்த மற்றும் தற்காலிக ஒருங்கிணைப்புகளுக்கு இடையிலான பொதுவான தொடர்பை சுட்டிக்காட்டுகிறார்.

ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் (1879-1955), சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாட்டை உருவாக்கும் போது, ​​பாயின்கேரின் முடிவுகளைப் பற்றி இன்னும் அறியவில்லை. ஐன்ஸ்டீன் பின்னர் எழுதினார்: "சார்பியல் கோட்பாட்டின் படைப்பாளராக நான் ஏன் போற்றப்படுகிறேன் என்பது எனக்கு முற்றிலும் புரியவில்லை. நான் இல்லையென்றால், பாய்ன்கேரே அதை ஒரு வருடத்தில் செய்திருப்பார், மின்கோவ்ஸ்கி அதை இரண்டு ஆண்டுகளில் செய்திருப்பார், எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, இந்த வணிகத்தில் பாதிக்கும் மேற்பட்டவை லோரென்ட்ஸுக்கு சொந்தமானது. எனது தகுதிகள் மிகைப்படுத்தப்பட்டவை." இருப்பினும், லோரென்ட்ஸ், தனது பங்கிற்கு, 1912 இல் எழுதினார்: "ஐன்ஸ்டீனின் தகுதியானது, உலகளாவிய, கடுமையான சட்டத்தின் வடிவத்தில் சார்பியல் கொள்கையை முதன்முதலில் வெளிப்படுத்தியவர் என்பதில் உள்ளது."

எஸ்ஆர்டியில் ஐன்ஸ்டீனின் இரண்டு போஸ்டுலேட்டுகள்

இயற்பியல் நிகழ்வுகளை விவரிக்க, கலிலியோ ஒரு செயலற்ற அமைப்பு என்ற கருத்தை அறிமுகப்படுத்தினார். அத்தகைய அமைப்பில், எந்த சக்தியாலும் செயல்படாத ஒரு உடல் ஓய்வில் அல்லது சீரான நிலையில் உள்ளது நேர்கோட்டு இயக்கம். விவரிக்கும் சட்டங்கள் இயந்திர இயக்கம், வெவ்வேறு நிலைம அமைப்புகளில் சமமாக செல்லுபடியாகும், அதாவது, ஒரு ஒருங்கிணைப்பு அமைப்பிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு நகரும் போது அவை மாறாது. உதாரணமாக, ஒரு பயணி ஒரு வேகத்தில் அதன் இயக்கத்தின் திசையில் நகரும் ரயில் பெட்டியில் நடந்து கொண்டிருந்தால் v 1 = 4 km/h, மற்றும் ரயில் வேகத்தில் நகர்கிறது v 2 = 46 கிமீ/மணி, அப்போது ரயில் பாதையுடன் தொடர்புடைய பயணிகளின் வேகம் இருக்கும் v= v 1 +v 2 = மணிக்கு 50 கிமீ, அதாவது வேகம் கூடுதலாக உள்ளது. "பொது அறிவு" படி இது ஒரு அசைக்க முடியாத உண்மை:

v= v 1 +v 2

இருப்பினும், அதிவேக உலகில், ஒளியின் வேகத்துடன் ஒப்பிடலாம், வேகத்தைச் சேர்ப்பதற்கான குறிப்பிட்ட சூத்திரம் வெறுமனே தவறானது. இயற்கையில், ஒளி வேகத்தில் பயணிக்கிறது உடன்= 300,000 கிமீ/வி, பார்வையாளருடன் ஒப்பிடும்போது ஒளி மூலமானது எந்த திசையில் நகர்கிறது என்பதைப் பொருட்படுத்தாமல்.

1905 இல் ஜெர்மன் மொழியில் அறிவியல் இதழ்"ஆனல்ஸ் ஆஃப் பிசிக்ஸ்" 26 வயதான ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் "நகரும் உடல்களின் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸ்" என்ற கட்டுரையை வெளியிட்டார். இந்த கட்டுரையில், அவர் பகுதி அல்லது சிறப்பு, சார்பியல் கோட்பாட்டின் (SRT) அடிப்படையை உருவாக்கிய இரண்டு பிரபலமான போஸ்டுலேட்டுகளை உருவாக்கினார், இது இடம் மற்றும் நேரம் பற்றிய கிளாசிக்கல் கருத்துக்களை மாற்றியது.

முதல் பதிவில், ஐன்ஸ்டீன் கலிலியோவின் பாரம்பரிய சார்பியல் கொள்கையை உருவாக்கினார். எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸ் (மற்றும் இயந்திர அமைப்புகளுக்கு மட்டுமல்ல) உட்பட, இந்த கொள்கை உலகளாவியது என்று அவர் காட்டினார். இந்த நிலைப்பாடு தெளிவற்றதாக இல்லை, ஏனெனில் நியூட்டனின் நீண்ட தூர நடவடிக்கையை கைவிட வேண்டியது அவசியம்.

ஐன்ஸ்டீனின் பொதுமைப்படுத்தப்பட்ட சார்பியல் கொள்கையானது, இந்த அமைப்பு ஒரே மாதிரியாக நகர்கிறதா அல்லது ஓய்வில் உள்ளதா என்பதை ஒரு குறிப்பிட்ட சட்டகத்திற்குள் எந்த உடல் பரிசோதனைகளும் (இயந்திர மற்றும் மின்காந்தவியல்) நிறுவ முடியாது என்று கூறுகிறது. அதே நேரத்தில், இடமும் நேரமும் ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்டுள்ளன, ஒன்றையொன்று சார்ந்துள்ளது (கலிலியோ மற்றும் நியூட்டனுக்கு, இடமும் நேரமும் ஒன்றுக்கொன்று சார்பற்றவை).

ஐன்ஸ்டீன் மாக்ஸ்வெல்லின் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸை பகுப்பாய்வு செய்த பிறகு சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாட்டின் இரண்டாவது போஸ்டுலேட்டை முன்மொழிந்தார் - இது ஒரு வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகத்தின் நிலைத்தன்மையின் கொள்கையாகும், இது தோராயமாக 300,000 கிமீ/விக்கு சமம்.

ஒளியின் வேகம் நமது பிரபஞ்சத்தின் வேகமான வேகம். நம்மைச் சுற்றியுள்ள உலகில் 300,000 கிமீ/விக்கு மேல் வேகம் இருக்க முடியாது.

நவீன முடுக்கிகளில், நுண் துகள்கள் மகத்தான வேகத்திற்கு முடுக்கிவிடப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு எலக்ட்ரான் ஒரு வேகம் v e = 0.9999999 C க்கு முடுக்கிவிடுகிறது, இதில் v e, C என்பது முறையே எலக்ட்ரான் மற்றும் ஒளியின் வேகம். இந்த வழக்கில், பார்வையாளரின் பார்வையில், எலக்ட்ரானின் நிறை 2500 மடங்கு அதிகரிக்கிறது:

இங்கே m e0 என்பது எலக்ட்ரானின் மீதமுள்ள நிறை, மீ இவேகத்தில் எலக்ட்ரான் நிறை v இ .

ஒரு எலக்ட்ரான் ஒளியின் வேகத்தை அடைய முடியாது, இருப்பினும், ஒளியின் வேகத்தைக் கொண்ட நுண் துகள்கள் உள்ளன, அவை "லக்ஸான்கள்" என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

ஃபோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரினோக்கள் இதில் அடங்கும். அவர்கள் நடைமுறையில் ஓய்வு நிறை இல்லை, அவர்கள் மெதுவாக முடியாது, அவர்கள் எப்போதும் ஒளியின் வேகத்தில் நகரும் உடன்.மற்ற அனைத்து நுண் துகள்களும் (டார்டியோன்கள்) ஒளியின் வேகத்தை விட குறைவான வேகத்தில் நகரும். ஒளியின் வேகத்தை விட அதிக இயக்க வேகம் கொண்ட நுண் துகள்கள் டச்சியோன்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. அத்தகைய துகள்கள் நமது நிஜ உலகம்இல்லை.

சார்பியல் கோட்பாட்டின் மிக முக்கியமான முடிவு, உடலின் ஆற்றலுக்கும் நிறைக்கும் இடையிலான தொடர்பை அடையாளம் காண்பது ஆகும். குறைந்த வேகத்தில்

எங்கே ஈ = மீ 0 c 2 - ஓய்வு நிறை கொண்ட ஒரு துகளின் ஓய்வு ஆற்றல் மீ 0, ஏ ஈ கே- நகரும் துகளின் இயக்க ஆற்றல்.

சார்பியல் கோட்பாட்டின் மிகப்பெரிய சாதனை என்னவென்றால், அது நிறை மற்றும் ஆற்றலின் சமநிலையை நிறுவியது (E = m 0 c 2) இருப்பினும், நாம் வெகுஜனத்தை ஆற்றலாக மாற்றுவதைப் பற்றி பேசவில்லை, மாறாக ஒரு வகையிலிருந்து மற்றொரு வகைக்கு ஆற்றலை மாற்றுவது ஒரு வடிவத்திலிருந்து இன்னொரு வடிவத்திற்கு வெகுஜனத்தை மாற்றுவதற்கு ஒத்திருக்கிறது. ஆற்றலை வெகுஜனத்தால் மாற்ற முடியாது, ஏனெனில் ஆற்றல் என்பது உடலின் வேலை செய்யும் திறனைக் குறிக்கிறது, மேலும் நிறை என்பது மந்தநிலையின் அளவீடு ஆகும்.

ஒளியின் வேகத்திற்கு நெருக்கமான சார்பியல் வேகத்தில்:

எங்கே ஈ- ஆற்றல், மீ- துகள் நிறை, மீ- துகள்களின் ஓய்வு நிறை, உடன்- வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம்.

மேலே உள்ள சூத்திரத்திலிருந்து, ஒளியின் வேகத்தை அடைய, துகள்களுக்கு எண்ணற்ற ஆற்றல் கொடுக்கப்பட வேண்டும் என்பது தெளிவாகிறது. ஃபோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரினோக்களுக்கு இந்த சூத்திரம் நியாயமானது அல்ல, ஏனெனில் அவை உள்ளன v= c.

சார்பியல் விளைவுகள்

சார்பியல் கோட்பாட்டில், சார்பியல் விளைவுகள் என்பது ஒளியின் வேகத்துடன் ஒப்பிடக்கூடிய வேகத்தில் உடல்களின் விண்வெளி நேர பண்புகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் குறிக்கிறது.

உதாரணமாக, ஃபோட்டான் ராக்கெட் போன்ற ஒரு விண்கலம் பொதுவாகக் கருதப்படுகிறது, இது ஒளியின் வேகத்திற்கு ஏற்ற வேகத்தில் விண்வெளியில் பறக்கிறது. இந்த வழக்கில், ஒரு நிலையான பார்வையாளர் மூன்று சார்பியல் விளைவுகளை கவனிக்க முடியும்:

1. ஓய்வு வெகுஜனத்துடன் ஒப்பிடும்போது நிறை அதிகரிப்பு.வேகம் அதிகரிக்கும் போது, ​​வெகுஜனமும் அதிகரிக்கிறது. ஒரு உடல் ஒளியின் வேகத்தில் நகர முடிந்தால், அதன் நிறை முடிவிலிக்கு அதிகரிக்கும், இது சாத்தியமற்றது. ஐன்ஸ்டீன் ஒரு உடலின் நிறை, அது கொண்டிருக்கும் ஆற்றலின் அளவீடு என்று நிரூபித்தார் (E= mc 2 ). உடலுக்கு எல்லையற்ற ஆற்றலை வழங்குவது சாத்தியமில்லை.

2. குறைப்பு நேரியல் பரிமாணங்கள்உடல் அதன் இயக்கத்தின் திசையில்.நிலையான பார்வையாளரைக் கடந்து செல்லும் விண்கலத்தின் வேகம் அதிகமாகவும், அது ஒளியின் வேகத்திற்கு நெருக்கமாகவும் இருந்தால், இந்த கப்பலின் அளவு ஒரு நிலையான பார்வையாளருக்கு சிறியதாக இருக்கும். கப்பல் ஒளியின் வேகத்தை அடையும் போது, ​​அதன் கவனிக்கப்பட்ட நீளம் பூஜ்ஜியமாக இருக்கும், அது இருக்க முடியாது. கப்பலில், விண்வெளி வீரர்கள் இந்த மாற்றங்களை கவனிக்க மாட்டார்கள். 3. நேரத்தை மெதுவாக்குகிறது.ஒளியின் வேகத்திற்கு அருகில் நகரும் ஒரு விண்கலத்தில், ஒரு நிலையான பார்வையாளரை விட நேரம் மிக மெதுவாக செல்கிறது.

நேர விரிவாக்கத்தின் விளைவு கப்பலின் உள்ளே இருக்கும் கடிகாரத்தை மட்டுமல்ல, அதில் நிகழும் அனைத்து செயல்முறைகளையும், விண்வெளி வீரர்களின் உயிரியல் தாளங்களையும் பாதிக்கும். இருப்பினும், ஃபோட்டான் ராக்கெட்டை ஒரு செயலற்ற அமைப்பாகக் கருத முடியாது, ஏனெனில் முடுக்கம் மற்றும் குறைவின் போது அது முடுக்கத்துடன் நகரும் (மற்றும் ஒரே மாதிரியாகவும் நேர்கோட்டாகவும் இல்லை).

சார்பியல் கோட்பாடு இயற்பியல் பொருட்களுக்கு இடையேயான இட-நேர உறவுகளின் அடிப்படையில் புதிய மதிப்பீடுகளை வழங்குகிறது. கிளாசிக்கல் இயற்பியலில், ஒரு செயலற்ற அமைப்பிலிருந்து (எண். 1) மற்றொரு இடத்திற்கு (எண். 2) நகரும் போது, ​​நேரம் அப்படியே இருக்கும் - t 2 = டி எல்மற்றும் இடஞ்சார்ந்த ஒருங்கிணைப்பு சமன்பாட்டின் படி மாறுகிறது எக்ஸ் 2 = எக்ஸ் 1 – vt.சார்பியல் கோட்பாடு Lorentz உருமாற்றங்கள் என்று அழைக்கப்படுவதைப் பயன்படுத்துகிறது:

இடஞ்சார்ந்த மற்றும் தற்காலிக ஒருங்கிணைப்புகள் ஒருவருக்கொருவர் சார்ந்துள்ளது என்பது உறவுகளிலிருந்து தெளிவாகிறது. இயக்கத்தின் திசையில் நீளம் குறைவதைப் பொறுத்தவரை, பின்னர்

மற்றும் நேரம் கடந்து செல்வது குறைகிறது:

1971 ஆம் ஆண்டில், கால விரிவாக்கத்தை தீர்மானிக்க அமெரிக்காவில் ஒரு பரிசோதனை மேற்கொள்ளப்பட்டது. அவர்கள் இரண்டு முற்றிலும் ஒரே மாதிரியான துல்லியமான கடிகாரங்களை உருவாக்கினர். சில கடிகாரங்கள் தரையில் இருந்தன, மற்றவை பூமியைச் சுற்றி பறந்த ஒரு விமானத்தில் வைக்கப்பட்டன. பூமியைச் சுற்றி ஒரு வட்டப் பாதையில் பறக்கும் ஒரு விமானம் சில முடுக்கத்துடன் நகர்கிறது, அதாவது விமானத்தில் இருக்கும் கடிகாரம் தரையில் தங்கியிருக்கும் கடிகாரத்துடன் ஒப்பிடும்போது வேறுபட்ட சூழ்நிலையில் உள்ளது. சார்பியல் விதிகளின்படி, பயணக் கடிகாரம் ஓய்வெடுக்கும் கடிகாரத்தை விட 184 ns பின்தங்கியிருக்க வேண்டும், ஆனால் உண்மையில் பின்னடைவு 203 ns ஆக இருந்தது. நேர விரிவாக்கத்தின் விளைவைச் சோதித்த பிற சோதனைகள் இருந்தன, மேலும் அவை அனைத்தும் வேகத்தைக் குறைக்கும் உண்மையை உறுதிப்படுத்தின. எனவே, ஆய அமைப்புகளில் நேரத்தின் வெவ்வேறு ஓட்டம் ஒன்றுக்கொன்று தொடர்புடைய ஒரே மாதிரியாகவும் நேர்கோட்டாகவும் நகரும் என்பது மாறாத சோதனை ரீதியாக நிறுவப்பட்ட உண்மையாகும்.

பொது சார்பியல் கோட்பாடு

1905 இல் சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாட்டை வெளியிட்ட பிறகு, ஏ. ஐன்ஸ்டீன் ஈர்ப்பு விசையின் நவீன கருத்துக்கு திரும்பினார். 1916 ஆம் ஆண்டில், அவர் பொது சார்பியல் கோட்பாட்டை (ஜிடிஆர்) வெளியிட்டார், இது நவீன பார்வையில் இருந்து ஈர்ப்பு கோட்பாட்டை விளக்குகிறது. இது சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாட்டின் இரண்டு போஸ்டுலேட்டுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது மற்றும் மூன்றாவது போஸ்டுலேட்டை உருவாக்குகிறது - செயலற்ற மற்றும் ஈர்ப்பு வெகுஜனங்களின் சமநிலையின் கொள்கை. பொது சார்பியல் கொள்கையின் மிக முக்கியமான முடிவு, புவியீர்ப்பு புலங்களில் (அதிக வேகத்தில் நகரும் போது மட்டும் அல்ல) வடிவியல் (இடஞ்சார்ந்த) மற்றும் தற்காலிக பண்புகளில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் பற்றிய நிலைப்பாடு ஆகும். இந்த முடிவு GTR ஐ வடிவவியலுடன் இணைக்கிறது, அதாவது GTR இல் புவியீர்ப்பு விசையின் வடிவியல் அனுசரிக்கப்படுகிறது. கிளாசிக்கல் யூக்ளிடியன் வடிவியல் இதற்கு ஏற்றதாக இல்லை. புதிய வடிவியல் 19 ஆம் நூற்றாண்டில் தோன்றியது. ரஷ்ய கணிதவியலாளர் N. I. லோபசெவ்ஸ்கி, ஜெர்மன் கணிதவியலாளர் பி. ரீமான், ஹங்கேரிய கணிதவியலாளர் ஜே. போல்யாயின் படைப்புகளில்.

எங்கள் இடத்தின் வடிவவியல் யூக்ளிடியன் அல்லாததாக மாறியது.

ஒரு இயல்பான சந்தேகக் கேள்வி: "கலிலியோவின் மாற்றங்களின் பொருந்தக்கூடிய வரம்புகள் என்ன?" 19 ஆம் நூற்றாண்டின் இறுதியில் மற்றும் 20 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில் மனிதகுலத்தின் முன் எழுந்தது. ஈதரின் முரண்பாடான பண்புகள் பற்றிய ஆய்வு தொடர்பாக இது எழுந்தது - ஒரு கற்பனையான முற்றிலும் மீள் ஊடகம், இதில் ஒளி ஒரு முற்றிலும் திடமான ஊடகம் போல, தணிவு இல்லாமல் பரவுகிறது.

கலிலியோவின் மாற்றங்களின் முடிவிலா பொருந்தக்கூடிய தன்மை பற்றிய சந்தேகங்கள், குறைந்தபட்சம் வேகக் கூட்டல் விதியின் ஒரு பகுதியாவது, ஒளியின் வேகத்தை ஒப்பிடுவதன் மூலம் "எதிரியல் காற்றின்" வேகத்தை தீர்மானிக்க மைக்கேல்சன்-மோர்லி சோதனைகளின் முடிவுகளை பகுப்பாய்வு செய்யும் போது எழுந்தது. சுற்றுப்பாதையில் பூமியின் இயக்கத்தின் திசையில் நகரும் ஒரு மூலத்தால் உமிழப்படும் மற்றும் சுற்றுப்பாதைக்கு தொடுகோடு செங்குத்தாக ஒரு திசையில் ஒளியின் வேகம். மிகத் துல்லியமான கருவியைப் பயன்படுத்தி அளவீடுகள் செய்யப்பட்டன - மைக்கேல்சன் இன்டர்ஃபெரோமீட்டர். பூமியானது 30 கிமீ/வி நேரியல் வேகத்தில் நகரும் ஒரு பொருளாக புத்திசாலித்தனமாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது, பாரிய பொருள்களை நவீன தொழில்நுட்பத்தால் நடைமுறையில் அடைய முடியாது.

மைக்கேல்சனின் சோதனையானது, 1881 இல் முதன்முதலில் நிகழ்த்தப்பட்டு எதிர்மறையான பதிலை அளித்தது, அடிப்படையில் அமைக்கப்பட்டது: கண்ணாடிகள் பொருத்தப்பட்ட 0.5 மீ தடிமன் கொண்ட ஒரு தட்டு கிரானைட்டால் ஆனது, இது வெப்பத்துடன் சிறிது விரிவடைகிறது மற்றும் சிதைவு இல்லாத பாதரசத்தில் மிதந்தது. சுழற்சி. சோதனையின் முதன்மைத் துல்லியம் 10 கிமீ/வி வேகத்தில் "இதரியல் காற்றை" கண்டறிவதை சாத்தியமாக்கியது. பின்னர் அது பல முறை மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்பட்டது, 30 மீ/வி காற்றின் வேகத்தைக் கண்டறியும் திறனுக்கு துல்லியம் அதிகரிக்கப்பட்டது. ஆனால் பதில் பூஜ்ஜியமாகவே இருந்தது.

அதிக வேகத்தில் இயக்கங்களைக் கவனிக்கும்போது கலிலியோவின் மாற்றங்கள் உறுதிப்படுத்தப்படவில்லை. உதாரணமாக, இரட்டை நட்சத்திரங்களின் கால இயக்கத்தின் தாளத்தில் எந்த தொந்தரவும் இல்லை, அதே நேரத்தில் புரட்சியின் முன்னோக்கி மற்றும் பின்தங்கிய பாதைகளில் அவற்றின் இயக்கத்தின் வேகத்தின் திசை மாறுகிறது. இவ்வாறு ஒளியின் வேகம் மூலத்தின் இயக்கத்திலிருந்து சுயாதீனமாக மாறியது.

1881 இல் மைக்கேல்சன் மற்றும் மோர்லி ஆகியோரின் சோதனைகளின் காலத்திலிருந்து 1905 வரை - SRT இன் அடித்தளங்களின் வளர்ச்சிக்கு முன் - முக்கிய பரிசோதனையின் முடிவுகளை விளக்கும் கருதுகோள்களை உருவாக்க பல முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன. அதே நேரத்தில், எல்லோரும் ஈதரைப் பாதுகாக்க முயன்றனர், அதன் பண்புகளை மட்டுமே மாற்றியமைத்தனர்.

ஐரிஷ் இயற்பியலாளர் ஜார்ஜ் ஃபிட்ஸ்ஜெரால்ட் மற்றும் டச்சு இயற்பியலாளர் ஹென்ட்ரிக் லோரென்ட்ஸ் ஆகியோரின் ஆர்வமுள்ள முயற்சிகள் மிகவும் பிரபலமானவை. இயக்கத்தின் திசையில் உடலின் நீளத்தைக் குறைக்கும் யோசனையை முதலில் முன்மொழிந்தார், மேலும், அதிக இயக்கத்தின் வேகம். நிலையான அமைப்பில் உள்ள சட்டங்களிலிருந்து வேறுபடும் சட்டங்களின்படி, நகரும் அமைப்பில் நேரத்தின் உள்ளூர் ஓட்டத்தின் ("உள்ளூர் நேரம்") சாத்தியத்தை லோரென்ஸ் பரிந்துரைத்தார். லோரென்ட்ஸ் கலிலியோவின் ஒருங்கிணைப்பு மாற்றங்களை மாற்றியமைக்க முன்மொழிந்தார்.

ஐன்ஸ்டீனின் சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாடு

ஒரு சிறப்பு உருவாக்கம் தீர்க்கமான பங்களிப்பு, பின்னர் பொது கோட்பாடுசார்பியல் ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீனால் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது. 1905 ஆம் ஆண்டில், அன்னலென் ஃபர் பிசிக் என்ற இதழில், 26 வயதான, சுவிஸ் காப்புரிமை அலுவலகத்தின் அறியப்படாத ஊழியர், ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன், ஒரு சிறிய 3-பக்கக் கட்டுரையை "நகரும் ஊடகங்களின் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸ் பற்றி" வெளியிட்டார். இயற்பியல் வரலாற்றாசிரியர்களின் கூற்றுப்படி, அவர் மைக்கேல்சன்-மோர்லி சோதனைகளின் முடிவுகளைப் பற்றி கேள்விப்பட்டிருக்கவில்லை.

ஐன்ஸ்டீனின் கருத்து ஈதரின் இருப்பைக் கைவிட்டு ஒரு கோட்பாட்டை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது, இது இப்போது சிறப்பு சார்பியல் கோட்பாடு (SRT) என்று அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் இன்று அறியப்பட்ட அனைத்து சோதனைகளாலும் உறுதிப்படுத்தப்பட்டுள்ளது.

எஸ்ஆர்டி இரண்டு போஸ்டுலேட்டுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது.

"ஒளியின் வேகத்தின் நிலைத்தன்மையின் கொள்கை."

ஒளியின் வேகம் ஒளி மூலத்தின் இயக்கத்தின் வேகத்தைச் சார்ந்தது அல்ல, அனைத்து நிலைம ஒருங்கிணைப்பு அமைப்புகளிலும் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும், மேலும் வெற்றிடத்தில் c = 3 க்கு சமமாக இருக்கும். 10 8 செல்வி.

பின்னர், 1916 இல் வெளியிடப்பட்ட பொது சார்பியல் கோட்பாடு (GTR), ஒளியின் வேகம் நிலையற்ற ஒருங்கிணைப்பு அமைப்புகளில் மாறாமல் இருக்கும் என்று கூறியது.

சிறப்பு சார்பியல் கொள்கை.

இயற்கையின் விதிகள் அனைத்து செயலற்ற ஒருங்கிணைப்பு அமைப்புகளிலும் ஒரே மாதிரியானவை (மாறாத, இணைநிலை).

ஐன்ஸ்டீன் பின்னர் எழுதினார்:

"அனைத்து செயலற்ற ஒருங்கிணைப்பு அமைப்புகளிலும், இயற்கையின் விதிகள் உடன்படுகின்றன. பௌதீக யதார்த்தமானது விண்வெளியில் ஒரு புள்ளி அல்லது ஏதாவது நடந்த நேரத்தில் ஒரு கணம் அல்ல, ஆனால் நிகழ்வால் மட்டுமே. விண்வெளியில் முழுமையான (குறிப்பு இடத்திலிருந்து சுயாதீனமான) உறவு இல்லை, மேலும் நேரத்தில் முழுமையான உறவு இல்லை, ஆனால் ஒரு முழுமையான (குறிப்பு இடத்திலிருந்து சுயாதீனமான) உறவு உள்ளது. விண்வெளி மற்றும் நேரத்தில் உறவு" (ஐன்ஸ்டீனால் வலியுறுத்தப்பட்டது).

பின்னர், ஐன்ஸ்டீன் இந்த போஸ்டுலேட்டின் செல்லுபடியாகும் தன்மையை உறுதிப்படுத்தினார், இதில் செயலற்ற, குறிப்பு அமைப்புகள் உட்பட.

STR இன் கணிதக் கருவியானது நான்கு பரிமாண xyzt விண்வெளி நேர தொடர்ச்சியைப் பயன்படுத்துகிறது (மின்கோவ்ஸ்கி விண்வெளி) மற்றும் Lorentz உருமாற்றங்களை ஒருங்கிணைக்கிறது.

ஒளியின் வேகம் முழுமையானது என்ற அனுமானம் அசாதாரணமான மற்றும் நியூட்டனின் இயக்கவியலின் நிலைமைகளின் கீழ் கவனிக்க முடியாத பல விளைவுகளுக்கு வழிவகுக்கிறது. ஒளியின் வேகத்தின் நிலைத்தன்மையின் விளைவுகளில் ஒன்று, நியூட்டனின் இயக்கவியலில் புகுத்தப்பட்ட நேரத்தின் முழுமையான தன்மையை நிராகரிப்பதாகும். நேரம் வித்தியாசமாக பாய்கிறது என்பதை நாம் இப்போது ஒப்புக் கொள்ள வேண்டும் வெவ்வேறு அமைப்புகள்குறிப்பு - ஒரு அமைப்பில் ஒரே நேரத்தில் நடக்கும் நிகழ்வுகள் மற்றொன்றில் ஒரே நேரத்தில் அல்ல.

இரண்டு நிலைமக் குறிப்புச் சட்டங்களைக் கருத்தில் கொள்வோம் கேமற்றும் கே", ஒன்றுக்கொன்று தொடர்புடைய நகரும். அமைப்புடன் நகரும் ஒரு இருண்ட அறையில் விடுங்கள் கே", விளக்கு ஒளிரும். கணினியில் ஒளியின் வேகம் இருந்து கே" சமம் (எந்தவொரு குறிப்பு சட்டத்திலும் உள்ளது போல) c, பின்னர் ஒளி ஒரே நேரத்தில் அறையின் இரண்டு எதிர் சுவர்களையும் அடைகிறது. அமைப்பில் உள்ள ஒரு பார்வையாளரின் பார்வையில் இது நடக்காது கே. அமைப்பில் ஒளியின் வேகம் கேசமமாகவும் c, ஆனால் அறையின் சுவர்கள் அமைப்புடன் தொடர்புடையதாக இருப்பதால் கே, பின்னர் கணினியில் பார்வையாளர் கேஒளி மற்றொன்றின் முன் சுவர்களில் ஒன்றைத் தொடும் என்பதைக் கண்டறியும், அதாவது. அமைப்பில் கேஇந்த நிகழ்வுகள் ஒரே நேரத்தில் இல்லை.

இவ்வாறு, ஐன்ஸ்டீனின் இயக்கவியலில் உறவினர்மட்டுமல்ல விண்வெளி பண்புகள்,ஆனால் காலத்தின் பண்புகள்.