|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
LE PRINCIPALI SCOPERTE SCIENTIFICHE
Teoria della relatività ristretta. Storia ed essenza della scoperta scientifica
Elenco / Le scoperte scientifiche più importanti Nel 1905, sulla rivista scientifica tedesca Annalen der Physicist, apparve un breve articolo di 30 pagine stampate su una rivista di ventisei anni Albert Einstein "Sull'elettrodinamica dei corpi in movimento", in cui è stata esposta quasi completamente la teoria della relatività speciale, che ha presto reso famoso il giovane esperto dell'ufficio brevetti. Nello stesso anno apparve sulla stessa rivista l'articolo "L'inerzia di un corpo dipende dall'energia in esso contenuta?", a completamento del primo. La teoria della relatività speciale non è apparsa da zero, è nata dalla soluzione del problema elettrodinamico dei corpi in movimento, su cui molti fisici hanno lavorato dalla metà del XIX secolo. Hanno cercato di scoprire l'esistenza di un mezzo etereo in cui si propagavano le onde elettromagnetiche. Si presumeva che l'etere penetrasse attraverso tutti i corpi, ma non prendesse parte al loro movimento. Sono stati costruiti vari modelli dell'etere luminifero, sono state avanzate ipotesi sulle sue proprietà. Sembrava che l'etere immobile potesse fungere da quadro di riferimento assolutamente riposante, rispetto al quale Newton considerati i "veri" moti dei corpi. Secondo il punto di vista di Newton, ci sono "orologi normali" nell'Universo che contano il corso del "tempo assoluto" da qualsiasi punto. Inoltre, c'è "movimento assoluto", cioè "il movimento di un corpo da un luogo assoluto a un altro luogo assoluto". Per duecento anni i principi di Newton furono considerati corretti e incrollabili. Nessun fisico li ha messi in discussione. Ernst Mach è stato il primo a criticare apertamente i principi di Newton. Ha iniziato la sua carriera scientifica presso il Dipartimento di Fisica Sperimentale e aveva un proprio laboratorio in Austria. Mach condusse esperimenti con le onde sonore e studiò il fenomeno dell'inerzia. Mach ha cercato di confutare i concetti di "spazio assoluto", "movimento assoluto", "tempo assoluto". Einstein aveva familiarità con il lavoro di Mach e questa conoscenza ha svolto un ruolo importante nel suo lavoro sulla teoria della relatività. Nella fisica sperimentale, anche i dogmi newtoniani sono stati messi in discussione. La terra si muove nella sua orbita attorno al sole. A sua volta, il sistema solare vola nello spazio mondiale. Di conseguenza, se l'etere luminoso è a riposo nello "spazio assoluto" e i corpi celesti lo attraversano, il loro movimento rispetto all'etere dovrebbe causare un notevole "vento etereo" che potrebbe essere rilevato utilizzando strumenti ottici sensibili. Un esperimento per rilevare il "vento etereo" fu avviato nel 1881 dall'americano Albert Michelson sulla base di un'idea espressa 12 anni prima. Maxwell. Michelson ragionava così: se il globo si muove attraverso un etere assolutamente immobile, allora un raggio di luce lanciato dalla superficie terrestre, in determinate condizioni, sarà riportato indietro dal "vento etereo", che soffia verso il movimento del Terra. Il "vento etereo" dovrebbe sorgere solo a causa dello spostamento della Terra rispetto all'etere. La prima configurazione sperimentale è stata costruita e testata da Michelson a Berlino, tutti gli strumenti erano montati su una lastra di pietra e potevano essere ruotati come uno. Quindi gli esperimenti furono trasferiti in America e condotti con la partecipazione dell'amico e collaboratore intimo di Michelson, Edward Morley. Gli scienziati hanno creato un interferometro a specchio, che potrebbe registrare anche il più debole "vento di etere". I risultati di tutti gli esperimenti effettuati sia nel 1881 che nel 1887 negavano l'esistenza di qualsiasi "vento etereo". L'esperimento di Michelson può ancora essere considerato uno dei più famosi ed eccezionali nella storia della fisica. Secondo lo stesso Einstein, fu di grande importanza per la nascita della teoria della relatività. Ma non tutti i fisici erano d'accordo sul fatto che l'etere non esistesse e che i principi di Newton non solo dovessero essere messi in discussione, ma anche scartati per sempre. fisico olandese Hendrik Lorenz nel 1895 tentò di "salvare" l'etere. Ha suggerito che i corpi in rapido movimento sperimentano la contrazione. Anche prima di Lorentz, nel 1891, il fisico irlandese George Fitzgerald fece un suggerimento simile, di cui Lorentz non era a conoscenza. Lorentz e Fitzgerald hanno scritto che tutti gli oggetti "sotto la pressione" dell'etere sono appiattiti, accorciati. La piastra, su cui si trovano tutti i dispositivi, e i dispositivi stessi sono accorciati. Sia il globo che le persone sulla sua superficie sono accorciati e l'entità di tutti questi accorciamenti e appiattimenti è uguale a una grandezza tale da bilanciare l'effetto del "vento etereo". Gli scienziati hanno anche introdotto una correzione per il tempo di propagazione del "vento etereo". Queste idee erano solo speculazioni con poco o nessun supporto. Nell'autunno del 1904 Henri Poincaré cercò anche di "salvare" l'etere assolutamente immobile. Cercò di formulare i calcoli di Lorentz sotto forma di una teoria più o meno coerente, ma questa "teoria" era solo una formalità. Le menti più grandi erano tristi, sembrava che non ci fosse via d'uscita da questa situazione. Ma la via d'uscita è stata trovata da Albert Einstein, ha portato la fisica fuori dall'impasse e l'ha diretta in una nuova direzione. Einstein, mentre era ancora a scuola ad Aarau, conduceva spesso un esperimento mentale: ciò che una persona poteva vedere muoversi dietro un'onda luminosa alla velocità della luce. Fu questa domanda che servì come inizio di riflessioni su quella che in seguito fu chiamata la teoria della relatività. All'inizio del suo ragionamento, Einstein scrisse: "Era necessario avere un'idea chiara di cosa significano in fisica le coordinate spaziali e il tempo di alcuni eventi". Einstein iniziò esplorando il concetto di simultaneità. Pertanto, la meccanica newtoniana afferma che, in linea di principio, è possibile propagare interazioni (cioè la trasmissione di segnali, informazioni) a velocità infinita. E secondo la teoria di Einstein, la velocità della luce, che è la velocità massima di trasmissione del segnale, è ancora finita e, inoltre, ha lo stesso valore per tutti gli osservatori di trecentomila chilometri al secondo. Pertanto, il concetto di "simultaneità assoluta" è privo di qualsiasi significato fisico e non può essere applicato. Einstein giunge alla conclusione che la simultaneità di eventi spazialmente separati è relativa. La ragione della relatività della simultaneità è la finitezza della velocità di propagazione dei segnali. È vero, non possiamo immaginarlo chiaramente, poiché la velocità della luce è molto maggiore della velocità con cui ci muoviamo. Se la "simultaneità assoluta" è impossibile, allora non può esistere il "tempo assoluto", che è lo stesso in tutti i quadri di riferimento. La nozione di "tempo assoluto", che scorre una volta per tutte a un dato ritmo, del tutto indipendente dalla materia e dal suo movimento, si rivela errata. Ogni quadro di riferimento ha la sua "ora locale". La dottrina del tempo di Einstein fu un passo completamente nuovo nella scienza. Il "tempo assoluto" è stato scartato e, poiché tempo e movimento sono strettamente correlati, è diventato necessario eliminare il concetto newtoniano di "movimento assoluto". Questo è ciò che fece Einstein. Il primo e principale postulato della teoria di Einstein - il principio di relatività - afferma che in tutti i sistemi di riferimento che si muovono in modo uniforme e rettilineo l'uno rispetto all'altro, operano le stesse leggi di natura. Pertanto, il principio di relatività della meccanica classica è estrapolato a tutti i processi in natura, compresi quelli elettromagnetici. Se è necessaria una transizione da un sistema di riferimento a un altro, è necessario utilizzare le trasformazioni di Lorentz. Einstein chiamò queste equazioni in segno di profondo rispetto per il lavoro del suo predecessore. Einstein nella sua teoria della relatività sostituì l'etere luminoso con un campo elettromagnetico. Molti scienziati hanno reagito in modo molto doloroso a una svolta del genere, non potevano venire a patti con il fatto che l'etere non esiste. Anche il grande olandese Lorentz credette nell'esistenza dell'etere fino alla sua morte. Il secondo postulato di Einstein afferma che la velocità della luce nel vuoto è la stessa per tutti i sistemi di riferimento inerziali. Non dipende né dalla velocità della sorgente né dalla velocità del ricevitore del segnale luminoso. La velocità della luce è il limite superiore per tutti i processi che avvengono in natura. La velocità della luce è la velocità massima; nessun processo in natura può avere una velocità maggiore della velocità della luce. Dalla costanza della velocità della luce derivano due famosi paradossi o conseguenze: la relatività delle distanze e la relatività degli intervalli di tempo. La relatività delle distanze sta nel fatto che la distanza non è un valore assoluto, ma dipende dalla velocità del corpo rispetto a un dato sistema di riferimento. Le dimensioni dei corpi in rapido movimento sono ridotte rispetto alla lunghezza dei corpi a riposo. Quando si avvicina la velocità del corpo alla velocità della luce, le sue dimensioni si avvicinano allo zero! Lorentz ha anche espresso qualcosa di simile quando ha cercato di "salvare" l'etere nell'esperimento di Michelson. La relatività degli intervalli di tempo consiste nel rallentare la frequenza degli orologi in un sistema in rapido movimento rispetto agli orologi in un sistema di riferimento a riposo rispetto al primo. Gli effetti sopra descritti sono chiamati relativistici dai fisici, cioè si osservano a velocità prossime a quella della luce. Cosa accadrà se proviamo effettivamente ad accelerare un corpo materiale a velocità vicine alla velocità della luce? La teoria della relatività afferma l'equivalenza di massa ed energia secondo l'ormai famosa formula, che può essere espressa con parole come segue: "L'energia è uguale alla massa moltiplicata per il quadrato della velocità della luce". Inizialmente, un aumento dell'energia del corpo è accompagnato da un sottile aumento della massa e, di conseguenza, dell'inerzia del corpo. Quindi diventa un po' più difficile accelerarlo ulteriormente. Man mano che la velocità si avvicina alla velocità della luce, questo effetto, diventando sempre più impressionante, rende impossibile superare la velocità della luce. La formula di Einstein ricevette una brillante conferma alla fine degli anni Trenta nelle reazioni di fissione dell'uranio. Allo stesso tempo, un millesimo della massa totale è scomparso per essere nuovamente rivelato completamente sotto forma di energia atomica. Anche nelle normali reazioni chimiche si osserva il rapporto di Einstein, ma le quantità di materia che appaiono o scompaiono durante la reazione sono inferiori a un decimiliardesimo della massa totale, quindi è impossibile rilevarle anche con bilanci molto accurati. È importante sottolineare che nella teoria della relatività speciale si considera il moto uniforme, cioè il moto a velocità costante, in cui la direzione del moto non cambia. Se il movimento avviene con un'accelerazione dovuta a forze esterne, come l'attrazione gravitazionale, la teoria della relatività speciale non può più essere applicata. Ciò che Einstein scoprì e introdusse nella fisica fu davvero rivoluzionario, tanto che pochi fisici capirono subito che la teoria della relatività speciale era una scoperta brillante. Tra quelli che capirono c'era Max Planck, che scrisse: "Il concetto di tempo di Einstein supera in audacia tutto ciò che fino a questo momento è stato creato nelle scienze naturali speculative e persino nella teoria filosofica della conoscenza". Nel 1908, il matematico tedesco Hermann Minkowski, che insegnò Einstein al Politecnico di Zurigo, creò un apparato matematico per la teoria della relatività speciale. Nel suo famoso discorso al Congresso dei naturalisti e dei medici tedeschi del 21 settembre 1908, Minkowski disse: "I concetti di spazio e tempo che sto per sviluppare prima di voi sono cresciuti sul terreno della fisica sperimentale. Questa è la loro forza. " Porteranno a conseguenze radicali: d'ora in poi lo spazio stesso e il tempo stesso scompaiono completamente nel regno delle ombre e solo una sorta di unione di entrambi questi concetti conserva un'esistenza indipendente. Da allora, il "mondo Minkowski" è diventato parte integrante della teoria della relatività speciale. Einstein una volta disse a James Frank: "Perché esattamente ho creato la teoria della relatività? Quando mi pongo questa domanda, mi sembra che la ragione sia la seguente. Un adulto normale non pensa al problema dello spazio e del tempo a tutto. Secondo lui, questo problema ha già pensato durante l'infanzia. Mi sono sviluppato intellettualmente così lentamente che spazio e tempo hanno occupato i miei pensieri quando sono diventato adulto. Naturalmente, potevo penetrare più a fondo nel problema di un bambino con inclinazioni normali. " Einstein non aveva la fiducia "adulta" che i problemi globali del mondo fossero già stati risolti. Questo sentimento non è stato represso dall'accumulo di conoscenze e interessi speciali. Pensò al concetto di movimento e tornò all'idea insita nell'infanzia dell'umanità - all'antica idea di relatività, che fu poi oscurata dal concetto di etere come corpo di riferimento assoluto. Quando il concetto di etere fu scartato, Einstein concluse che il moto non può essere assoluto. Autore: Samin D.K.
▪ L'agente eziologico della tubercolosi
Pelle artificiale per l'emulazione del tocco
15.04.2024 Lettiera per gatti Petgugu Global
15.04.2024 L'attrattiva degli uomini premurosi
14.04.2024
▪ Record di lancio spaziale stabilito ▪ Taiwan produce sempre più schede madri ▪ Trovata la causa della pioggia acida ▪ Trovata la causa dell'era glaciale ▪ Aria condizionata senza correnti d'aria
▪ sezione del sito Strumento per elettricisti. Selezione dell'articolo ▪ articolo sulla bussola. Storia dell'invenzione e della produzione ▪ articolo Gravilat urbano. Leggende, coltivazione, metodi di applicazione ▪ Articolo di Politur. Ricette e consigli semplici ▪ articolo Moneta sotto un bicchiere. Messa a fuoco segreta
Homepage | Biblioteca | Articoli | Mappa del sito | Recensioni del sito
www.diagram.com.ua |
Ti consigliamo articoli interessanti sezione 
Vedi altri articoli sezione 
Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica:
Tutte le lingue di questa pagina