Die klassische Physik ist der Meinung, dass jeder Beobachter, unabhängig vom Standort, bei seinen Zeit- und Ausdehnungsmessungen die gleichen Ergebnisse erhält. Das Relativitätsprinzip besagt, dass Beobachter unterschiedliche Ergebnisse erh alten können, und solche Verzerrungen werden als "relativistische Effekte" bezeichnet. Bei Annäherung an Lichtgeschwindigkeit weicht die Newtonsche Physik aus.
Lichtgeschwindigkeit
Der Wissenschaftler A. Michelson, der 1881 die Lichtgeschwindigkeit maß, erkannte, dass diese Ergebnisse nicht von der Geschwindigkeit abhängen, mit der sich die Strahlungsquelle bewegt. Gemeinsam mit E. V. Morley Michelson führte 1887 ein weiteres Experiment durch, nach dem der ganzen Welt klar wurde: Egal in welche Richtung gemessen wird, die Lichtgeschwindigkeit ist überall und immer gleich. Die Ergebnisse dieser Studien widersprachen den Vorstellungen der damaligen Physik, denn wenn sich Licht in einem bestimmten Medium (Äther) bewegt und der Planet sich im selben Medium bewegt, können Messungen in verschiedenen Richtungen nicht gleich sein.
Später wurde der französische Mathematiker, Physiker und Astronom Jules Henri Poincaré zu einem der Begründer der Relativitätstheorie. Er entwickelte die Lorentz-Theorie, nach der das BestehendeDer Äther ist bewegungslos, daher hängt die relative Lichtgeschwindigkeit nicht von der Geschwindigkeit der Quelle ab. In bewegten Bezugssystemen werden Lorentz-Transformationen durchgeführt und keine Galilei-Transformationen (die bis dahin in der Newtonschen Mechanik akzeptierten Galilei-Transformationen). Von nun an sind Galilei-Transformationen ein Spezialfall von Lorentz-Transformationen, wenn sie sich mit geringer (im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit) Geschwindigkeit in ein anderes Trägheitsbezugssystem bewegen.
Ätherabschaffung
Der relativistische Effekt der Längenkontraktion, auch Lorentz-Kontraktion genannt, besteht darin, dass für den Beobachter Objekte, die sich relativ zu ihm bewegen, eine kürzere Länge haben.
Albert Einstein hat einen bedeutenden Beitrag zur Relativitätstheorie geleistet. Er hat einen Begriff wie „Äther“, der bis zu diesem Zeitpunkt in den Überlegungen und Berechnungen aller Physiker vorhanden war, vollständig abgeschafft und alle Konzepte der Eigenschaften von Raum und Zeit auf die Kinematik übertragen.
Nach der Veröffentlichung von Einsteins Arbeit hörte Poincaré nicht nur auf, wissenschaftliche Arbeiten zu diesem Thema zu schreiben, sondern erwähnte auch in keinem seiner Werke den Namen seines Kollegen, außer in dem einzigen Fall, in dem er auf die Theorie von Einstein Bezug nahm der photoelektrische Effekt. Poincare diskutierte weiter über die Eigenschaften des Äthers und stritt jegliche Veröffentlichungen Einsteins kategorisch ab, obwohl er gleichzeitig den größten Wissenschaftler mit Respekt behandelte und ihm sogar ein glänzendes Zeugnis gab, als die Verw altung der Höheren Polytechnischen Schule in Zürich Einstein einladen wollte Professor an der Bildungseinrichtung zu werden.
Relativität
Sogar viele von denen, die mit Physik und Mathematik zumindest im Allgemeinen völlig uneins sind, was die Relativitätstheorie ist, weil sie vielleicht die berühmteste aller wissenschaftlichen Theorien ist. Ihre Postulate zerstören gewöhnliche Vorstellungen von Zeit und Raum, und obwohl alle Schulkinder die Relativitätstheorie studieren, reicht es nicht aus, nur die Formeln zu kennen, um sie vollständig zu verstehen.
Die Wirkung der Zeitdilatation wurde in einem Experiment mit einem Überschallflugzeug getestet. Die genauen Atomuhren an Bord begannen nach der Rückkehr um den Bruchteil einer Sekunde zurückzufallen. Wenn es zwei Beobachter gibt, von denen einer stillsteht und der zweite sich mit einer gewissen Geschwindigkeit relativ zum ersten bewegt, vergeht die Zeit für den stationären Beobachter schneller und für das sich bewegende Objekt dauert die Minute etwas länger. Wenn der sich bewegende Beobachter jedoch beschließt, zurückzugehen und die Zeit zu überprüfen, stellt sich heraus, dass seine Uhr etwas weniger anzeigt als die erste. Das heißt, nachdem er eine viel größere Entfernung auf der Skala des Weltraums zurückgelegt hatte, "lebte" er weniger Zeit, während er sich bewegte.
Relativistische Effekte im Leben
Viele glauben, dass relativistische Effekte nur beobachtet werden können, wenn die Lichtgeschwindigkeit erreicht ist oder sich ihr nähert, und das ist wahr, aber Sie können sie nicht nur beobachten, indem Sie Ihr Raumschiff zerstreuen. Auf den Seiten der Fachzeitschrift Physical Review Letters können Sie sich über die theoretische Arbeit des Schweden informierenWissenschaftler. Sie schrieben, dass selbst in einer einfachen Autobatterie relativistische Effekte vorhanden sind. Der Prozess ist aufgrund der schnellen Bewegung von Elektronen von Bleiatomen möglich (übrigens sind sie die Ursache für den größten Teil der Spannung in den Anschlüssen). Dies erklärt auch, warum Batterien auf Zinnbasis trotz der Ähnlichkeiten zwischen Blei und Zinn nicht funktionieren.
Fancy Metals
Die Rotationsgeschwindigkeit von Elektronen in Atomen ist ziemlich niedrig, daher funktioniert die Relativitätstheorie einfach nicht, aber es gibt einige Ausnahmen. Bewegt man sich im Periodensystem weiter und weiter, wird deutlich, dass einige Elemente darin enth alten sind, die schwerer als Blei sind. Eine große Kernmasse wird durch Erhöhen der Elektronengeschwindigkeit ausgeglichen und kann sich sogar der Lichtgeschwindigkeit annähern.
Betrachtet man diesen Aspekt von der Seite der Relativitätstheorie, so wird deutlich, dass Elektronen in diesem Fall eine enorme Masse haben müssen. Nur so bleibt der Drehimpuls erh alten, aber das Orbital wird entlang des Radius schrumpfen, was bei Schwermetallatomen zwar beobachtet wird, aber die Orbitale "langsamer" Elektronen ändern sich nicht. Dieser relativistische Effekt wird bei den Atomen einiger Metalle in s-Orbitalen beobachtet, die eine regelmäßige, kugelsymmetrische Form haben. Es wird angenommen, dass es ein Ergebnis der Relativitätstheorie ist, dass Quecksilber bei Raumtemperatur einen flüssigen Aggregatzustand hat.
Raumfahrt
Objekte im Raum sind voneinander getrenntüber weite Entfernungen, und selbst wenn man sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, wird es sehr lange dauern, sie zu überwinden. Um zum Beispiel Alpha Centauri, den uns nächsten Stern, zu erreichen, braucht ein Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit vier Jahre, und um unsere Nachbargalaxie, die Große Magellansche Wolke, zu erreichen, braucht es 160.000 Jahre.
Es ist immer noch möglich, nach Alpha Centauri und zurück zu fliegen, weil es nur acht Jahre dauern wird, und für die Bewohner des Schiffes, die die Auswirkungen der Zeitdilatation spüren, wird diese Zeit viel kürzer sein, aber auf Wenn Astronauten von einer Reise in eine benachbarte Galaxie zurückkehren, werden sie feststellen, dass in ihrer Heimat dreihundertzwanzigtausend Jahre auf dem Planeten vergangen sind und die menschliche Zivilisation möglicherweise schon vor langer Zeit aufgehört hat zu existieren. So ermöglichen relativistische Effekte Menschen, durch die Zeit zu reisen. Dies gilt als eines der Hauptprobleme der Weltraumforschung, denn was nützt die Eroberung des Weltalls, wenn es keinen Weg zurück gibt?
Andere Aktivitäten
Neben der berühmten Zeitdilatation gibt es noch den relativistischen Doppler-Effekt, wonach, wenn sich die Wellenquelle in Bewegung setzt, die sich auf diese Bewegung ausbreitenden Wellen vom Beobachter als „komprimiert“wahrgenommen werden, und in Richtung Entfernung wird die Wellenlänge erhöht.
Dieses Phänomen ist typisch für alle Wellen, so dass es am Beispiel von Schall im Alltag beobachtet werden kann. Die Reduzierung einer Schallwelle wird vom menschlichen Ohr als Tonerhöhung wahrgenommen. So,Wenn das Signal eines Zuges oder Autos von weitem zu hören ist, ist es niedriger, und wenn der Zug am Beobachter vorbeifährt, während er ein Geräusch macht, ist seine Höhe im Moment der Annäherung höher, aber sobald sich die Objekte ausgleichen und der Zug beginnt sich zu entfernen, wird der Ton scharf tiefer und weiter auf tieferen Tönen fortgesetzt.
Diese relativistischen Effekte sind auf das klassische Analogon der Frequenzänderung zurückzuführen, wenn sich Empfänger und Quelle bewegen, sowie auf die relativistische Zeitdilatation.
Über Magnetismus
Moderne Physiker diskutieren unter anderem zunehmend das Magnetfeld als relativistischen Effekt. Nach dieser Interpretation ist das Magnetfeld keine eigenständige physikalisch-materielle Einheit, es ist nicht einmal eine der Erscheinungsformen des elektromagnetischen Feldes. Das Magnetfeld aus Sicht der Relativitätstheorie ist nur ein Vorgang, der durch die Übertragung eines elektrischen Feldes im Raum um Punktladungen herum auftritt.
Befürworter dieser Theorie glauben, dass, wenn C (die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum) unendlich wäre, die Ausbreitung von Wechselwirkungen in der Geschwindigkeit ebenfalls unbegrenzt wäre und infolgedessen keine Manifestationen von Magnetismus entstehen könnten.
