Класическата физика е на мнение, че всеки наблюдател, независимо от местоположението, ще получи едни и същи резултати при измерванията на времето и обхвата. Принципът на относителността гласи, че наблюдателите могат да получат различни резултати и такива изкривявания се наричат "релативистични ефекти". Когато се приближава до скоростта на светлината, нютонова физика се отдалечава.
Скорост на светлината
Ученият А. Майкълсън, който измерва скоростта на светлината през 1881 г., осъзнава, че тези резултати няма да зависят от скоростта, с която се движи източникът на радиация. Заедно с Е. В. Морли Майкълсън през 1887 г. провежда друг експеримент, след който става ясно на целия свят: независимо в коя посока се прави измерването, скоростта на светлината е навсякъде и винаги една и съща. Резултатите от тези изследвания са в противоречие с представите на физиката от онова време, защото ако светлината се движи в определена среда (етер) и планетата се движи в същата среда, измерванията в различни посоки не могат да бъдат еднакви.
По-късно френският математик, физик и астроном Жул Анри Поанкаре става един от основателите на теорията на относителността. Той разработи теорията на Лоренц, според която съществуващотоетерът е неподвижен, така че скоростта на светлината спрямо него не зависи от скоростта на източника. В подвижни референтни системи се извършват преобразувания на Лоренц, а не на Галилеи (приетите дотогава в Нютоновата механика на Галилея). Оттук нататък галилеевите трансформации се превърнаха в специален случай на трансформациите на Лоренц, когато се преместват към друга инерциална отправна система с ниска (в сравнение със скоростта на светлината) скорост.
Етер премахване
Релативистичният ефект от свиването на дължината, наричан още контракция на Лоренц, е, че за наблюдателя обектите, движещи се спрямо него, ще имат по-къса дължина.
Алберт Айнщайн направи значителен принос към теорията на относителността. Той напълно премахна такъв термин като "етер", който дотогава присъстваше в разсъжденията и изчисленията на всички физици, и прехвърли всички понятия за свойствата на пространството и времето в кинематиката..
След публикуването на работата на Айнщайн, Поанкаре не само спря да пише научни статии по тази тема, но и не споменава името на колегата си в нито една от своите трудове, с изключение на единствения случай на препратка към теорията на фотоелектричния ефект. Поанкаре продължи да обсъжда свойствата на етера, категорично отричайки каквито и да било публикации на Айнщайн, въпреки че в същото време се отнасяше с уважение към най-великия учен и дори му даде брилянтен атестат, когато администрацията на Висшето политехническо училище в Цюрих искаше да покани Айнщайн да стана професор в образователната институция.
Относителност
Дори много от тези, които са напълно в противоречие с физиката и математиката, поне в общи линии, каква е теорията на относителността, защото тя е може би най-известната научна теория. Неговите постулати разрушават обикновените представи за времето и пространството и въпреки че всички ученици изучават теорията на относителността, не е достатъчно само да знаете формулите, за да я разберете в нейната цялост.
Ефектът на забавянето на времето е тестван в експеримент със свръхзвуков самолет. Точните атомни часовници на борда започнаха да изостават с част от секундата след завръщането. Ако има двама наблюдатели, единият от които стои неподвижно, а вторият се движи с известна скорост спрямо първия, времето за неподвижния наблюдател ще тече по-бързо, а за движещия се обект минутата ще продължи малко повече време. Ако обаче движещият се наблюдател реши да се върне назад и да провери часа, ще се окаже, че часовникът му показва малко по-малко от първия. Тоест, след като е изминал много по-голямо разстояние в мащаба на пространството, той е „живял“по-малко време, докато се движи.
Релативистични ефекти в живота
Мнозина вярват, че релативистичните ефекти могат да се наблюдават само когато скоростта на светлината се достигне или приближи до нея, и това е вярно, но можете да ги наблюдавате не само като разпръснете своя космически кораб. На страниците на научното списание Physical Review Letters можете да прочетете за теоретичната работа на шведскияучени. Те написаха, че релативистичните ефекти присъстват дори в обикновен автомобилен акумулатор. Процесът е възможен поради бързото движение на електроните на оловните атоми (между другото, те са причина за по-голямата част от напрежението в клемите). Това също обяснява защо, въпреки приликите между олово и калай, батериите на базата на калай не работят.
Fancy Metals
Скоростта на въртене на електроните в атомите е доста ниска, така че теорията на относителността просто не работи, но има някои изключения. Ако се движите все по-напред по периодичната таблица, става ясно, че в нея има доста елементи, по-тежки от оловото. Голяма маса от ядра се балансира чрез увеличаване на скоростта на електроните и дори може да се доближи до скоростта на светлината.
Ако разгледаме този аспект от страната на теорията на относителността, става ясно, че електроните в този случай трябва да имат огромна маса. Това е единственият начин да се запази ъгловият импулс, но орбиталата ще се свие по радиуса и това наистина се наблюдава при атомите на тежки метали, но орбиталите на "бавните" електрони не се променят. Този релативистичен ефект се наблюдава в атомите на някои метали в s-орбитали, които имат правилна, сферично симетрична форма. Смята се, че в резултат на теорията на относителността живакът има течно агрегатно състояние при стайна температура.
Пътуване в космоса
Обектите в пространството са един от другна огромни разстояния и дори когато се движите със скоростта на светлината, преодоляването им ще отнеме много време. Например, за да достигне Алфа Кентавър, най-близката до нас звезда, космически кораб със скоростта на светлината ще отнеме четири години, а за да достигне нашата съседна галактика, Големия Магеланов облак, ще са необходими 160 000 години.
Все още е възможно да се лети до Алфа Кентавър и обратно, защото това ще отнеме само осем години, а за обитателите на кораба, които усещат ефекта от забавянето на времето, този период ще бъде много по-малък, но след връщайки се от пътуване до съседна галактика, астронавтите ще открият, че в родния им живот на планетата са минали триста и двадесет хиляди години и човешката цивилизация може да е престанала да съществува отдавна. По този начин релативистичните ефекти позволяват на хората да пътуват във времето. Това се смята за един от основните проблеми на изследването на космоса, защото какъв е смисълът от завладяването на космоса, ако няма начин да се върнеш?
Други дейности
В допълнение към известното забавяне на времето, има и релативисткия ефект на Доплер, според който, ако източникът на вълни започне да се движи, тогава вълните, разпространяващи се към това движение, ще бъдат възприети от наблюдателя като "компресирани", и към премахването на дължината на вълната ще се увеличава.
Това явление е типично за всякакви вълни, така че може да се наблюдава на примера със звука в ежедневието. Намаляването на звукова вълна се възприема от човешкото ухо като повишаване на тона. Така,когато сигналът на влак или кола се чуе отдалеч, той е по-нисък и ако влакът минава покрай наблюдателя, като издава звук, тогава височината му ще бъде по-висока в момента на приближаване, но веднага щом обектите се изравнят и влакът започва да се отдалечава, тонът рязко ще стане по-нисък и по-нататък ще продължи с по-ниски ноти.
Тези релативистични ефекти се дължат на класическия аналог на промяната в честотата, когато приемникът и източникът се движат, както и на релативисткото забавяне на времето.
За магнетизма
Наред с други неща, съвременните физици все повече обсъждат магнитното поле като релативистичен ефект. Според това тълкуване магнитното поле не е независима физическа материална единица, дори не е едно от проявите на електромагнитното поле. Магнитното поле от гледна точка на теорията на относителността е просто процес, който протича в пространството около точкови заряди поради пренасянето на електрическо поле.
Привържениците на тази теория вярват, че ако C (скоростта на светлината във вакуум) беше безкрайна, тогава разпространението на взаимодействията в скоростта също би било неограничено и в резултат на това не биха могли да възникнат никакви прояви на магнетизъм.
