En chance mere på specielle relativitetsteori

Original: http://4p8.com/eric.brasseur/chance_at_special_relativity.html

Du var god til fysik i skolen. Du var ikke dårlig til matematik. Men du har aldrig forstået disse ting om Einsteins relativitetsteori, med disse forklaringer om tog og lyn, der rejser i alle retninger. Et problem er, at masser af forfattere, journalister og encyklopædi artiklen forfattere ikke forstår noget som helst, enten på emnet. De bare gentage, hvad de hørte, reproducere tegningerne de så og foreslå, at hvis du ikke forstår, det er fordi du er idiotisk. Lad os give det en chance …

Lysets hastighed er 299,792.458 km / s, men lad os runde det til 300.000 km / sek inde i denne tekst.

Hvad så du i disse artikler om specielle relativitetsteori? Der var at tegne med denne raket, der ser kortere, fordi den bevæger sig meget hurtigt. Så denne påstand, ifølge hvilken et ur inde i hurtig raket kører langsommere.

At rette tingene ud, lad os sige at du bor inde i et rum tog. Den er lavet af 10 vogne, og hver vogn er 300.000 km lang. Mellem hver vogn hænger et ur. Disse 11 ure er synkroniseret: de viser den samme time. Det betyder, at hvis du er midt i en vogn og du ser med et teleskop på uret i den forreste del af vognen og på den ene på bagsiden af ​​vognen, de viser præcis samme time. (Men hvis du er i slutningen af vognen, lige under uret, så uret i den forreste del af vognen vil se at være 1 sekund tilbage. Det er fordi det billede af dette ur tog 1 sekund for at rejse gennem vognen og nå dig.) Alle passagerer inde i dit tog har en synkroniseret ur.

Uanset hastighed dit tog kører, er det naturligvis har den samme længde for dig. Hvis du går til fods fra fronten på bagsiden med meget præcise måleinstrumenter, længden af ​​toget altid er præcis tre millioner kilometer. Du kan endda rumvandring ud af toget, milliarder af kilometer bort fra det, og tage et billede af hele toget. Det viser perfekt at have en længde på 3 millioner km. Og selvfølgelig alle de ure om bord naturligvis køre med normal hastighed. De mekaniske ure, vand ure, elektroniske ure, din arne beat … alle køre på én sekund pr sekund nøjagtigt. Du føler det … Du kan sammenligne dem …

Hvad siger specielle relativitetsteori? Antag dit tog er løst hænger højt over i rummet. Hvis et andet tog, er identisk med dit, saks langs jeres 150,000 km / s, vil det være kortere. I stedet for at være 3.000.000 km lang, vil det kun være 2.597.476 km lang. Ingen kidding: hvis du spørger passagererne på dit tog, hvor den forreste og den bageste del af den anden toget var på præcis 11:34, vil de bekræfte det fotografi du tog mens spacewalking: den anden toget er kortere. Dens forreste var bag din forreste og bageste var længere end din bageste. Lad os sige det en gang mere: kl 11:34 og 00 sekunder præcist blev en passager i midten af ​​din forreste vogn se foran den anden tog lige gennem hans vindue. Og en passager i midten af ​​din sidste vogn var at se bagsiden af ​​anden toget lige gennem hans vindue. På dit billede, synes hver vogn i den anden tog som skrumpet langs en ​​lille smule. Weird … (Men de andre togets vogne stadig have den samme højde som dit.)

Og ure inde toget faktisk ser ud til at køre langsommere. Lad os undersøge uret i foran den anden tog. Når den nåede bagsiden af ​​dit tog, det viste 08:00:00 præcis (en person på bagsiden af ​​dit tog bekræfter dette meget stramt). Den anden tog bevæger sig 150.000 km / s, så dens fronten når den forreste del af dit tog efter 20 sekunder. Så bør denne uret viser 8:00:20. Nå, nej … en person på forsiden af ​​dit tog siger, at uret i foran den anden tog derefter viste 08:00:17. Det kører åbenbart langsommere. Uanset fotografi eller video, du tager, vil bekræfte dette.

To ting er mærkeligt:

De personer, der bor i den anden tog siger, at de målte deres tog, og at det har en længde på nøjagtig 300.000 mil.

De personer, der bor i den anden tog siger, at deres ure køre på perfekt en sekund per sekund.

Faktisk er det nemt acceptabelt. Deres toget blev forkortet med den høje hastighed, men så når de måleinstrumenter, de bruger til at måle længden. Hvis din skjorte skrumpet i vaskemaskinen og en heks skrumpet du også i løbet af natten, vil du ikke få følelsen af, at din skjorte er skrumpet, når du lægger den på i morgen. På samme måde, hvis hver ur inden i det andet tog bremses nøjagtig samme måde, så når man sammenligner dem, vil de ikke se nogen forskel. De vil få nogen antydning i retning af en opbremsning af deres ure. De er bremset selv.

Nu her kommer den sande og skræmmende paradokser:

De personer, der bor i den anden tog siger, at de observerede dit tog og klart var det kun 2.597.476 km lang.

De personer, der bor i den anden tog siger, at de observerede dine ure og klart de kører langsommere.

Hvordan i rummet kan det nogensinde være muligt, at dit tog ser kortere til dem og helt deres tog ser kortere for dig? Lad os indrømme deres tog er kortere … men så venlig må se at blive længere på dem!

Hvordan i alverden kan det nogensinde være muligt, at dine ure ser langsommere til dem og helt deres ure ser langsommere for dig? Lad os indrømme deres ure køre langsommere … men derefter din ure skal se at køre hurtigere på dem!

Det er det paradoks, at Einstein løst. Han indså, at ure inde i anden toget ikke vil se synkroniseret til dig. Faktisk passagererne inde i anden toget synkroniseret deres ure perfekt, ved hjælp af præcis samme metoder, som du brugte til at synkronisere dine ure i dit tog. For dem, ser deres ure perfekt synkroniseret. Men dette gør deres ure være synkroniserede fra dit synspunkt … at udtrykke dette med præcise tal: når du ser, at uret foran deres tog mærker 08:00:40, så skal du se, at uret på bagsiden af deres tog markerer 08:00:45. Og alle deres ure i-mellem viser en gang i mellem. Der er ikke noget magisk om dette. Blot stå og iagttage en passager i midten af ​​en vogn inden i det andet tog. Han ser på uret på forsiden af ​​hans vogn. Billedet af denne clock hastigheder hen imod ham på 300,000 km / s. Og han hastigheder mod billedet 150,000 km / sek. Så vil han “hit”, at billedet virkelig snart. På den anden side, det billede, der stammer fra bagsiden af ​​vognen sikker bevæger imod ham på 300,000 km / s, men han flygter det billede frontwards ved en hastighed på 150.000 km / sek. Så det vil tage en masse mere tid indtil det billede når ham. Så hvis han har at se det samme time på begge ure, skal uret på bagsiden af vognen være en kort tid senere. På den måde vil han se den samme time på begge ure. Han er helt sikker på begge ure er synkroniserede. Han ser, at med nøjagtig præcision. Men du kan se, at de ikke er. Men du forstår, hvorfor han oprigtigt mener hans ure er synkroniserede. Og i en flash du forstår, at han skal se dine ure som værende ikke synkroniseret! Selvom du ser dem som perfekt synkroniserede.

Urene i den anden tog er synkroniserede fra dit synspunkt … Så nu du forstå, hvorfor de ærligt troede, at dit tog er kortere. De gjorde foranstaltningen ved hjælp af deres ure, og de ​​fik et resultat, der ser forkert for dig … men du forstår, hvorfor de gjorde, at “fejl”. Fra deres synspunkt er det bedre at overveje ting som de synes åbenbart at være: dit tog er kortere. Og fra dit synspunkt, deres tog er kortere, helt ærligt også. Og hvis en passager i den anden toget gik ud spacewalking bort af hans tog, og tog et billede, på det billede, synes hans tog til at være 3.000.000 kilometer lang og dit tog synes at være kortere. (Og hvis han ser dig og ønsker at ryste hænder med dig og han affyrer sine retrorockets at bremse 150,000 km / s for at få immobile i forhold til dig, og han vender hovedet for at se på hans tog, vil han nu se, ligesom dig, at det er kortere end din. og at dine ure er perfekt synkroniseret.)

Einsteins vigtigste opdagelse faktisk er, at lys altid bevæger sig med 300,000 km / s. Hvis du ser en passager i den anden tog ild en kugle frontwards på 1 km / sek, vil du se det køre med 150.001 km / s; hastigheden af ​​kuglen plus togets hastighed. Men hvad nu hvis han tænder en fakkel og dirigerer det mod fronten af ​​hans tog? Man skulle tro, at du kan se, at lys rejser 450,000 km / s; hvilket er 300.000 km / s plus 150.000 km / sek af toget. Nå, nej … du se det køre på 300,000 km / s. Men indbyggerne i toget se, at lyset rejser på 300,000 km / t også. Er de gale? Nej … deres måleværktøj er kortere, deres ure køre langsommere, og de er synkroniserede! Så når du observere dem at måle hastigheden af det lys, du forstår, hvorfor i al ærlighed, de konkludere det bevæger sig 300,000 km / s. Og uanset hvad lys du producerer, uanset retning, du vil se det køre på 300,000 km / s og passagererne i den anden tog også altid vil se det køre på præcis 300,000 km / s. Og de vil forstå, mens observere dig, hvorfor du mener, at dit lys, og deres lys rejser altid på præcis 300,000 km / s. (Dette er for lysets hastighed i vakuum. Einstein perfekt vidste, at lyset bevæger sig langsommere i luft, glas, vand …)

Det magiske specielle relativitetsteori fortæller om vores univers er, at:

Objekter, der rejser med en vis hastighed i forhold til du er kortere (uanset hvem du er, uanset hvad du er, uanset hvor du er, og uanset på hvilket hastighed, du rejser).

Ure, der rejser med en vis hastighed i forhold til du køre langsommere (uanset hvem du er, uanset hvad du er, uanset hvor du er, og uanset på hvilket hastighed, du rejser).

Hvem måler lysets hastighed, hvem har produceret dette lys, uanset forskellen i hastighed mellem de to, vil lyset altid blive målt til at rejse på præcis 300,000 km / s.

Weird … Synes paradoksalt … Men tingene er så, at i virkeligheden er der ingen paradoks overhovedet. Alt passer perfekt og matematisk sammen. Dette er, hvordan vores univers er. Dette er blevet bekræftet af utallige eksperimenter.

Nogle yderligere konsekvenser er at:

Når et objekt får en vis hastighed i forhold til dig, det bliver tungere. Du fik at vide i skolen, at et objekt med en vis hastighed har “kinetisk energi”. Forestil dig et objekt, der bevæger sig virkelig tæt på lysets hastighed. Det affyrer en raket til at accelerere endnu mere. Det får det hele supplement af kinetisk energi raketten dispenserer. Det bør nu gå hurtigere end lysets hastighed … men det gør ikke. Hvorfor? Fordi tillæg af energi forvandlet til mere masse i stedet til mere fart.

Intet kan bevæge sig hurtigere end lyset. Selv hvis du forsøger at skubbe en genstand hele tiden, så det går hurtigere og hurtigere, vil dens masse stige så meget, at det vil tendere mod uendelig, når du nærmer lysets hastighed. Uanset hårdt du skubber, kan du ikke få et uendeligt tung genstand til at fremskynde … (mere præcist: intet kan bevæge sig hurtigere end lysets hastighed i vakuum Hvis en partikel bevæger sig 299.999 km / s og det går ind i en blok af, uanset hvor. lysets hastighed er kun 280,000 km / s, vil det gå på at rejse på 299.999 kilometer / s (indtil det måske bremses af sagen).)

Matter indeholder en enorm mængde energi. Selv spørgsmål, der står stille i din hånd, er lavet af en gigantisk mængde energi. Det er, hvad der gør det har en given masse.

Hvis du gerne vil formules: www.4p8.com/eric.brasseur/erta.html

Tak til Albert Frank for hans forslag.