Daži interesanti fakti par relativitāti12

Lai arī relativitātes teoriju matemātika ir sarežģīta, dažas atziņas par to, kas tas ir un ko cenšas izskaidrot var pateikt vienkāršiem vārdiem.

Matērija nosaka, kā telpa izliecas. Telpas izliekums nosaka, kā matērija kustas.
  Telpas izliekuma dēļ, īsākais ceļš starp diviem objektiem nekad nav taisna līnija. Piemēram, zvaigzni, kurai būtu jābūt aiz saules, mēs varam novērot tuvu saules diska malai. Tas tāpēc, ka saules gravitācijas lauks izliec telpu tādā veidā, ka taisnākais ceļš gaismai no zvaigznes līdz mums, ir pa izliekto telpu apkārt saulei.
  Gaismas ātrums ir 299,792,458 metri sekundē. Gaisma sasniedz visus objektus, no visām pusēm, vienlīdz ātri, neatkarīgi no to kustības. Pat ja tu kusties ar ātrumu 240,000 metri sekundē, gaisma tev tuvojas vienādā ātrumā gan no priekšas, gan aizmugures. Neatkarīgi no tā, cik ātri kustas objekts, kas izstaro gaismu, un objekts, kas uztver gaismu, gaisma vienmēr kustas ar vienu un to pašu ātrumu.
 
Gaismai arīdzan nav laika jēdziena, jo gaismai jebkurš attālums ir nulle, sekojoši, jebkuru galamērķi tā sasniedz acumirklī.
  Neviens fizisks objekts nevar kustēties ātrāk par gaismu. Gaismas ātrums tiek uzskatīts par fizisku ātruma robežu.
  Visuma vecums ir 13,7 miljardi gadu un tas joprojām izplešas. Tas telpā izveido horizontu aiz kura nav iespējams redzēt, jo gaisma no objektiem kas atrodas tālāk par 13,7 miljardiem gaismas gadu vēl nav sasniegusi Zemi.
  Ja divi pulksteņi atrodas tālu viens no otra, dažādi novērotāji nevarēs vienoties par laiku ko tie rāda. Daži teiks, ka viens steidzas, daži, ka otrs. Viņi arīdzan nevarēs vienoties vai tie iet par ātru, vai par lēnu. Taču visi būs pārliecināti, ka abi pulksteņi iet vienlīdz ātri.
  Ja divi puksteņi kustas viens otram pretīm un paiet tuvu viens otram garām, dažādi novērotāji būs vienis prātis par to, ko šie pulksteņi rāda. Taču nevarēs vienoties, vai pulksteņi strādā vienlīdz ātri, vai arī kāds no tiem ir ātrāks un kurš tieši.
  Iedomājies sekojošo: daudzas kosmiskās bojas ir izvietotas taisnā līnijā lielā attālumā. Tu atrodies pie vidējās bojas un redzi, ka pulksteņi uz visām bojām rāda vienu un to pašu laiku (tie ir sinhronizēti). Tu sāc ātri paātrināties savā raķetē gar boju rindu un novēro 3 izmaiņas: Attālums starp bojām samazinās Pulksteņi uz bojām palēnina savu gaitu Bojas, kas tev priekšā ir pārvievojušās laikā uz priekšu, bojas, kas aizmugurē – atpakaļ. Jo tālāk atrodas boja, jo vairāk tā ir pārvietojusies laikā.
  Doplera effekts nosaka, ka objektiem, kas attālinās, to gaismas spektrs ir nobīdīts uz sarkano galu, tiem kas tuvojas - uz zilo. Tas nozīmē, ka viļņu garumi ko objekts izstaro (vai atstaro) ir nobīdīti frekvenču spektrā uz vienu vai otru pusi.
 
Tiesa, tas nenozīmē, ka objektus, kas strauji attālinās vai tuvojas, mēs redzēsim sarkanākus vai zilākus. Redzamā gaisma aizņem niecīgu daļiņu no visa spektra, ko izstaro objekts. Aiz sarkanās gaismas pastāv krietni daudz infra sarkanā starojuma, savukārt aiz zilā - ultra violetā.
 
Baltā gaisma ir visu krāsu kombinācija, no sarkanā līdz violetam. Sarkanās nobīdes gadījumā: Tas, kas iepriekš bija sarkans, tagad ir infra sarkans. Dažas krāsas jobprojām būs redzamas, tikai citā krāsā (piemēram, zils kļūs dzeltens) šis tas, kas iepriekš bija ultra violets un nebija redzams, kļūs redzams.
 
Tāpēc mēs joprojām redzēsim pilnu baltu spektru.
  Gravitācija ir telpas-laika izliekums. Tieši tāpat kā tā ietekmē ātrumu, tā ietekmē arī ”laika ātrumu” (cik ātri rit laiks).

 

Objektam tuvojoties gaismas ātrumam, tā ”laika ātrums” (novērotājam no malas) tuvojas nullei, attālums (ko veic objekts) tuvojas nullei, un masa (novērotājam no malas) pieaug. Relativitātes faktoru izsaka vienkārša formula

relativitātes faktors = sqrt ( 1 - s2 / c2 )
kur s – objekta ātrums, c – gaismas ātrums.
 

Ja divi kosmosa kuģi lido viens otram pretīm ar ātrumu 240,000 km/s (80% no gaismas ātruma), to savstarpējais ātrums nebūs 480,000 km/s (kas būtu ātrāk par gaismu). Šai gadījumā katrs no kuģiem izmērītu otra ātrumu 293,000 km/s (98% no gaismas ātruma).

relatīvais ātrums = ( Sa + Sb ) / ( 1 + ( Sa x Sb / c2 ) )

Pie šī ātruma, katrs no kuģa kapteiņiem otra kuģa garumu nomērītu tikai 20% no tā garuma miera stāvoklī.
 

Tagad (un šis man ļoti patīk) novērosim, kā objekts pārvietojas pa telpas-laika kontinumu. Tas pārvietojas dx virzienā x, dy un dz attiecīgi virzienos y un z. Ceļojuma laikā tas noveco par da un tas notiek laika intervālā dt (uz mana rokas pulksteņa). Aplūkosim lielumu:

dS = sqrt ( (dx)2 + (dy)2 + (dz)2 + c(da)2 )

Tas ir ”attālums”, ko objekts veica telplaikā (nevis vienkārši telpā). Tāpēc lielums dS/dt izsaka ”ātrumu” ar kuru objekts pārvietojas telplaikā.
 
Mums par lielu pārsteigumu, izteiksme dS/dt = c vienmēr būs patiesa. Tas nozīmē, ka visi objekti telplaikā kustas ar konstantu ātrumu c. Kad objekts telpā atrodas miera stāvoklī, tas noveco ar maksimālo ātrumu (da=dt). No otras puses, kad objekts kustas telpā ar gaismas ātrumu, tad da/dt=0. Tātad fotoni (un viss pārējais kas telpā ceļo ar c) nenoveco.
 
Mēs nevaram neko pārvietot ātrāk par gaismu, jo mēs nevaram izmainīt ātrumu ar kādu objekti kustas telplaikā. Viss pārvietojas ar c. Mēs varam izmainīt virzienu (pārsvarā, ja objekta ātrums telpā ir neicīgs), vai apstādināt objektu telpā pavisam un pārvietoties tikai laikā, bet mēs nevaram izmainīt ātrumu ar kādu objekts pārvietojas telplaikā. Tas vienmēr ir c.

Ceru ka patika, ieliekat + :)