อัลเบิร์ตไอน์สไตน์มีชื่อเสียงในหลาย ๆ สิ่ง แต่ผลิตผลที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของเขาคือทฤษฎีสัมพัทธภาพ มันเปลี่ยนความเข้าใจพื้นที่และเวลาของเราตลอดไป
สัมพัทธภาพคืออะไร? ใส่อย่างย่อมันเป็นความคิดที่ว่ากฎหมายฟิสิกส์เหมือนกันทุกที่ เราอยู่ที่นี่บนโลกเชื่อฟังกฎของแสงและแรงโน้มถ่วงเช่นเดียวกับใครบางคนในมุมที่ไกลออกไปของจักรวาล -8 วิธีที่คุณสามารถเห็นทฤษฎีสัมพัทธภาพของ Einstein ใน Real Liเฟ-
ความเป็นสากลของฟิสิกส์หมายความว่าประวัติศาสตร์เป็นจังหวัด ผู้ชมที่แตกต่างกันจะเห็นเวลาและระยะห่างของเหตุการณ์ต่างกัน สิ่งที่เราเป็นล้านปีอาจเป็นเพียงการกระพริบตาสำหรับคนที่บินอยู่ในจรวดความเร็วสูงหรือตกลงไปในหลุมดำ
มันเป็นญาติทั้งหมด
สัมพัทธภาพพิเศษ
ทฤษฎีของ Einstein แบ่งออกเป็นสัมพัทธภาพพิเศษและทั่วไป
สัมพัทธภาพพิเศษมาก่อนและขึ้นอยู่กับไฟล์ความเร็วแสงคงที่สำหรับทุกคน นั่นอาจดูง่ายพอ แต่ก็มีผลกระทบอย่างกว้างขวาง
ไอน์สไตน์มาถึงข้อสรุปนี้ในปี 2448 หลังจากหลักฐานการทดลองแสดงให้เห็นว่าความเร็วของแสงไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อโลกหมุนไปรอบ ๆSและ-
ผลลัพธ์นี้น่าประหลาดใจสำหรับนักฟิสิกส์เพราะความเร็วของสิ่งอื่น ๆ ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับทิศทางที่ผู้สังเกตการณ์กำลังเคลื่อนไหว หากคุณขับรถของคุณไปพร้อมกับรางรถไฟรถไฟที่กำลังจะมาถึงคุณจะเคลื่อนไหวเร็วกว่าถ้าคุณหันหลังกลับและเดินไปในทิศทางเดียวกัน
Einstein กล่าวว่าผู้สังเกตการณ์ทุกคนจะวัดความเร็วของแสงเป็น 186,000 ไมล์ต่อวินาทีไม่ว่าพวกเขาจะเคลื่อนไหวเร็วแค่ไหนและทิศทางใด
แม็กซิมนี้กระตุ้นให้สตีเฟ่นไรท์นักแสดงตลกถามว่า: "ถ้าคุณอยู่ในยานอวกาศที่เดินทางด้วยความเร็วแสงและคุณเปิดไฟหน้ามีอะไรเกิดขึ้นหรือไม่?"
คำตอบคือไฟหน้าเปิดตามปกติ แต่จากมุมมองของใครบางคนในยานอวกาศ สำหรับคนที่ยืนอยู่ข้างนอกดูเรือบินผ่านไฟหน้าจะไม่เปิด: แสงออกมา แต่มันก็เดินทางด้วยความเร็วเท่ากันของยานอวกาศ
รุ่นที่ขัดแย้งเหล่านี้เกิดขึ้นเนื่องจากผู้ปกครองและนาฬิกา - สิ่งที่ทำเครื่องหมายเวลาและพื้นที่ - ไม่เหมือนกันสำหรับผู้สังเกตการณ์ที่แตกต่างกัน หากความเร็วของแสงคงที่อย่างที่ Einstein กล่าวไว้เวลาและพื้นที่จะไม่สามารถแน่นอนได้ พวกเขาจะต้องเป็นอัตนัย
ตัวอย่างเช่นยานอวกาศยาว 100 ฟุตที่เดินทางที่ 99.99% ความเร็วของแสงจะปรากฏยาวหนึ่งฟุตไปยังผู้สังเกตการณ์ที่อยู่กับที่ แต่มันจะยังคงเป็นความยาวปกติสำหรับผู้ที่อยู่บนเครื่องบิน
บางทีแม้แต่คนแปลกหน้าเวลาผ่านไปช้าลงยิ่งเร็วเท่าไหร่ หากการขี่คู่ในยานอวกาศเร่งความเร็วไปยังดาวที่อยู่ห่างไกลจากนั้นกลับมาเธอจะอายุน้อยกว่าน้องสาวของเธอที่อยู่บนโลก
มวลก็ขึ้นอยู่กับความเร็ว ยิ่งวัตถุเคลื่อนที่เร็วเท่าไหร่มันก็ยิ่งใหญ่ขึ้นเท่านั้น ในความเป็นจริงไม่มียานอวกาศสามารถเข้าถึงความเร็วของแสงได้ 100% เพราะมวลของมันจะเติบโตเป็นอนันต์
ความสัมพันธ์ระหว่างมวลและความเร็วนี้มักจะแสดงเป็นความสัมพันธ์ระหว่างมวลและพลังงาน:e = mc^2โดยที่ E คือพลังงาน M คือมวลและ C คือความเร็วของแสง
สัมพัทธภาพทั่วไป
ไอน์สไตน์ไม่ได้ทำให้เราเข้าใจถึงเวลาและสถานที่ เขายังคงพูดคุยกับทฤษฎีของเขาโดยรวมถึงการเร่งความเร็วและพบว่าสิ่งนี้บิดเบือนรูปร่างของเวลาและพื้นที่
เพื่อยึดติดกับตัวอย่างข้างต้น: ลองนึกภาพยานอวกาศเร่งความเร็วด้วยการยิงแรงขับ ออนบอร์ดเหล่านั้นจะติดกับพื้นราวกับว่าพวกเขาอยู่บนโลก ไอน์สไตน์อ้างว่าแรงที่เราเรียกว่าแรงโน้มถ่วงนั้นแยกไม่ออกจากการอยู่ในเรือเร่ง -Einstein Quiz: ทดสอบ k ของคุณตอนนี้ความเป็นอัจฉริยะที่มีชื่อเสียง-
สิ่งนี้เองก็ไม่ได้ปฏิวัติ แต่เมื่อไอน์สไตน์ทำคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน (ใช้เวลา 10 ปี) เขาค้นพบว่าพื้นที่และเวลาโค้งงอใกล้กับวัตถุขนาดใหญ่และความโค้งนี้เป็นสิ่งที่เราได้สัมผัสเป็นแรงโน้มถ่วง
เป็นการยากที่จะนึกภาพเรขาคณิตโค้งของสัมพัทธภาพทั่วไป แต่ถ้าใครคิดว่าเวลาอวกาศเป็นผ้าชนิดหนึ่งแล้วกวัตถุขนาดใหญ่เหยียดผ้าโดยรอบเช่นสิ่งที่ผ่านไปใกล้ ๆ จะไม่ทำตามเส้นตรงอีกต่อไป
สมการสัมพัทธภาพทั่วไปทำนายปรากฏการณ์จำนวนมากซึ่งหลายแห่งได้รับการยืนยันแล้ว:
- การงอแสงรอบวัตถุขนาดใหญ่ (เลนส์แรงโน้มถ่วง)
- วิวัฒนาการที่ช้าในวงโคจรของดาวเคราะห์ปรอท (perihelion precession)
- การลากเฟรมเวลาอวกาศรอบร่างกายหมุน
- การลดลงของแสงที่หลบหนีจากแรงโน้มถ่วง (แรงโน้มถ่วงสีแดง-
- คลื่นแรงโน้มถ่วง(ระลอกคลื่นในเนื้อผ้าอวกาศ) เกิดจาก Cosmic Smashups
- การดำรงอยู่ของรูดำที่ดักทุกอย่างรวมถึงแสง
ที่การแปรปรวนของเวลาอวกาศรอบหลุมดำนั้นรุนแรงกว่าที่อื่น หากฝาแฝดที่ใช้พื้นที่อยู่ในช่องโหว่สีดำเธอจะถูกยืดออกเหมือนสปาเก็ตตี้
โชคดีสำหรับเธอทุกอย่างจะจบลงในไม่กี่วินาที แต่น้องสาวของเธอบนโลกจะไม่เห็นมันจบลง - ดูพี่สาวผู้น่าสงสารของเธอเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ไปยังหลุมดำที่มีอายุมากกว่าอายุของจักรวาล
แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม:
- ดูวิดีโอนี้อธิบายสัมพัทธภาพอะไรทั้งหมดt, จาก fermilab
- อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Einstein'sทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป, จาก Space.com
- ค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับชีวิตและการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ของอัลเบิร์ตไอน์สไตน์จากมูลนิธิโนเบล
บทความนี้ได้รับการปรับปรุงเมื่อวันที่ 2 กรกฎาคม 2019 โดย Tim Childers ผู้สนับสนุนวิทยาศาสตร์สด
