특수 상대성 이론
1905 년 독일에서 태어난 미국 물리학자 알버트 아인슈타인 (1879- 1955) 이 그의 좁은 상대성 이론을 발표했다. 이 이론은 우주에서 변하지 않는 유일한 것은 진공 속의 광속이며, 다른 모든 것, 즉 속도, 길이, 질량, 경과한 시간은 관찰자의 참조 시스템 (구체적 관찰) 에 따라 변한다고 지적했다. 이 이론은 물리학자들을 오랫동안 괴롭혔던 많은 문제를 해결했다. 이 이론은 유명한 공식을 형성한다: E=MC2, 즉 에너지 (E) 는 질량 (M) 의 제곱에 광속 (C) 을 곱한 것이다.
상대 시간
특수 상대성 이론은 시간이 절대적이지 않다고 생각한다. 아인슈타인은 물체의 직선 운동 속도 (관찰자의 관점에서) 가 증가함에 따라 시간이 느려질 것이라고 지적했다. 동시원자시계의 사용은 이 결론의 정확성을 증명한다. 한 시계를 바닥에 두고, 제트기와 같은 빠른 속도로 다른 시계를 싣고, 대조적으로, 정지된 시계는 항상 다른 시계보다 조금 빠르다.
상대 길이
아일랜드 물리학자 조지 피츠제럴드 (1851-1901) 는 물질이 운동 방향으로 수축 (축소) 될 것이라고 제안했다. 아인슈타인은 어떤 물체가 광속으로 움직일 때 그 길이가 0 으로 짧아진다고 지적했다.
시공간
아인슈타인이 상대성 이론을 발표하기 200 년 전, 영국 물리학자인 아이작 뉴턴 (1643- 1727) 은 시간과 공간이 절대적이고 공간과 시간이 완전히 분리되어 있다고 제안했다. 하지만 상대성 수학에서는 시간과 3 차원 공간 (길이, 폭, 높이) 이 함께 4 차원 공간 프레임워크를 구성하는데, 이를 시공간연관집합이라고 합니다.
슬라빈
아인슈타인은 그의 좁은 상대성론에서 방정식 E=MC2 (여기서 E 는 에너지, M 은 질량, C 는 광속이 변하지 않음) 를 도출해 질량과 에너지가 동등하다는 것을 이 방정식으로 설명했다. 지금은 질량과 에너지가 같은 물질의 다른 형태라고 생각하는데, 이를 질량 에너지라고 한다. 예를 들어, 물체의 에너지가 일정 양 E 를 줄이면 그 질량도 MC2 와 같은 양을 줄입니다. 그러나, 질량이 사라질 수 있는지 여부는 단지 다른 형식으로 석방될 뿐, 이런 형식을 복사에너지라고 한다.
갈릴레오의 상대성 원리의 고전 물리학은 아리스토텔레스의 시공관을 부정하는 것으로 시작된다. 당시 격렬한 논쟁이 벌어졌다. 코페르니쿠스 학설에 찬성하는 사람들은 지구가 운동이라고 주장하고, 아리스토텔레스프톨레마이오스 체계를 옹호하는 사람들은 지구가 정적이라고 주장한다. 정학파는 지구가 고속운동을 하고 있다면 왜 지상의 사람들이 전혀 느끼지 못할까? 이것은 확실히 피할 수 없는 문제이다.
1632 년에 갈릴레오는 그의 대표작' 프톨레마이오스와 코페르니쿠스의 대화' 를 발표했다. 책 속 지진파의' 살비아티' 는 상술한 문제에 대해 투철하게 대답했다. 그가 말하길, "당신과 몇몇 친구들을 큰 배 갑판 아래의 주석에 두고 파리, 나비 등 작은 날벌레를 몇 마리 데려오고, 선실에 큰 물그릇을 넣으세요. 그 안에 물고기가 좀 있어요." 라고 그가 말했다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 친구명언) (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 친구명언). " 그런 다음 물병을 걸어 물방울이 아래의 광구병에 들어가도록 합니다. 배와 물고기는 사방팔방으로 자유롭게 헤엄치며 물방울이 아래 항아리에 떨어졌다. 친구에게 무언가를 던질 때, 거리가 같으면 한 방향에서 다른 방향보다 더 많은 힘을 쓸 필요가 없다. (존 F. 케네디, 친구명언) 너의 발은 함께 뛰고, 어떤 방향으로든 뛰는 거리는 똑같다. 이런 것들을 자세히 관찰한 다음, 배를 임의의 속도로 움직이게 하면, 운동이 균일하고 좌우로 흔들리지 않는 한, 위와 같은 현상이 전혀 변하지 않는다는 것을 알게 될 것이다. 너는 이 현상들에서 이 배가 움직이고 있는지 아니면 움직이지 않는지 판단할 수 없다. 배가 상당히 빨리 움직여도 뱃머리보다 더 먼 선미로 뛸 수는 없다. 비록 네가 공중으로 점프할 때, 선바닥의 운동 방향은 네가 뛰는 방향과 반대이다. 파트너에게 무엇이든 던질 때, 그가 뱃머리든 선미든, 네가 맞은편에 서 있으면 더 많은 힘을 쓸 필요가 없다. (존 F. 케네디, 노력명언) 물방울은 이전과 같이 아래의 항아리에 떨어지고, 한 방울도 선미에 떨어지지 않는다. 물방울이 공중에 떠 있지만 배는 이미 많은 참나무 (큰 손끝에서 작은 손끝까지의 길이, 보통 9 인치, 고대의 길이 단위) 를 달리고 있다. 물고기가 물그릇까지 헤엄치기 전에 쓰는 힘은 물그릇까지 헤엄친 후에 쓰는 힘보다 크지 않다. 그들은 한가롭게 물그릇 가장자리 어느 곳에나 놓여 있는 미끼를 향해 헤엄쳤다. 결국 나비와 파리는 계속 무심코 날아다닌다. 그들은 결코 선미에 집중하지 않을 것이다. 왜냐하면 그들은 오랫동안 공중에 머물렀을 수도 있고, 배의 운동에서 벗어나 피곤해 보이는 배의 운동을 쫓을 수 있기 때문이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) ""
사비아티의 큰 배는 배에서 일어나는 어떤 현상으로도 배가 운동하고 있는지, 아니면 정지해 있는지 판단할 수 없다는 매우 중요한 이치를 말해 준다. (존 F. 케네디, 스포츠명언) 이제이 논문은 갈릴레오의 상대성 원리라고합니다.
현대 언어로 볼 때, 살비아티의 큰 배는 이른바 관성 참고계이다. 서로 다른 등속 운동으로 좌우로 흔들리지 않는 선박이 관성 참조 시스템이라는 얘기다. 한 관성계에서 볼 수 있는 각종 현상은 다른 관성계에서는 반드시 볼 수 있고, 아무런 차이가 없다. 즉, 모든 관성 참조 시스템은 동등하고 동등합니다. 우리는 어떤 관성 참조 시스템이 절대 정지에 있는지, 어느 것이 절대 운동에 있는지 판단할 수 없다.
갈릴레오의 상대성 원리는 정지측의 지동학설에 대한 비판을 근본적으로 부정할 뿐만 아니라 절대공간의 개념 (적어도 관성 운동의 범위 내) 도 부정했다. 따라서 고전 역학에서 상대성론으로의 전환에서는 고전 역학의 많은 개념이 바뀌어야 하지만 갈릴레오의 상대성론 원리는 수정할 필요가 없을 뿐만 아니라 좁은 상대성론의 두 가지 기본 원리 중 하나가 된다.
좁은 상대성 이론의 두 가지 원리 1905, 아인슈타인은 기초성 논문' 운동물체의 전기역학' 을 발표했다. 특수 상대성 이론의 기본 원리에 대하여 그는 이렇게 썼다. "다음과 같은 고려는 상대성의 원리와 빛의 속도의 불변 원리에 근거한 것이다. 우리는이 두 가지 원칙을 다음과 같이 규정합니다.
1. 물리적 시스템 상태 변경이 따르는 법칙은 두 개의 일정한 속도로 움직이는 좌표계 중 어느 것을 사용하여 이러한 상태의 변화를 설명하는지와는 무관합니다.
2. 어떤 빛도' 정지' 좌표계에서 일정한 속도로 C 운동을 한다. 빛이 정지된 물체나 움직이는 물체에 의해 방출되든. ""
첫 번째는 성의 원리이고, 두 번째는 빛의 속도가 변하지 않는 것이다. 전체 특수 상대성 이론은 이 두 가지 기본 원칙에 기반을 두고 있다.
아인슈타인의 철학은 자연이 조화되고 간단해야 한다는 것이다. 사실, 그의 이론은 보통 한 가지 두드러진 특징을 가지고 있다: 간단하고 심오하다. 특수 상대성 이론은 바로 이런 특징을 지닌 시스템이다. 특수 상대성 이론의 두 가지 기본 원리는 받아들이기 어렵지 않은' 단순한 사실' 처럼 보이지만, 그들의 추론은 뉴턴 이후의 물리학 기초를 근본적으로 변화시켰다.