نظریه ویژه نسبیت [ ویرایش | ویرایش منبع ]
آلبرت انیشتین (عکس از سال 1921)
انیشتین 1905 [ ویرایش | ویرایش منبع ]
نظریه ویژه نسبیت [ ویرایش | ویرایش منبع ]
آلبرت انیشتین در کار خود با عنوان "الکترودینامیک بدنهای متحرک" [58] (منتقل شده در 30 ژوئن ، منتشر شده در 26 سپتامبر 1905) با نظریه ویژه نسبیت ، یک رویکرد کاملاً جدید برای حل این مشکل. او نه تنها موفق شد بخش های مربوط به الکترودینامیک لورنتس را به دست آورد ، بلکه این تئوری حاوی "لغو اتر" و تغییر در اصول فضا و زمان نیز بود. این تنها بر فرض دو اصل بنا شده است ، یعنی اصل نسبیت و ثبات سرعت نوردر تمام سیستمهای مرجع یکنواخت در حال حرکت. برای درک قدم انیشتین ، باید اوضاع اولیه در اینجا دوباره خلاصه شود ، به ویژه با توجه به پیش نیازهای نظری و تجربی (از این رو باید توجه داشت که انیشتین طبق گفته خودش ، در واقع از نظریه 1895 لورنتز و "علم و فرضیه" (1902)) استفاده کرده است. فون پوینکار می دانست ، اما کارهای آنها از سال 1904 تا 1905 نیست):
- الکترودینامیک ماکسول-لورنتز در سال 1895 ، که تا کنون موفق ترین نظریه بود. طبق این تئوری سرعت نور از همه جهات در استر و مستقل از سرعت منبع نور ثابت است.
- عدم توانایی در پیدا کردن حالت مطلق حرکت به عنوان نتیجه نتیجه منفی کلیه آزمایشات اتر و همچنین این واقعیت که اثرات القایی الکترومغناطیسی فقط به حرکت نسبی بستگی دارد.
- آزمایش فیزو .
- وجود انحراف نور .
این عواقب زیر را برای سرعت نور و نظریه های مورد بحث در آن زمان به همراه دارد:
- سرعت اندازه گیری شده نور به دلیل اضافه بودن از خلاء نور و سرعت یک سیستم مرجع ترجیحی تشکیل نمی شود. این مغایر با تئوری اتر استاتیک یا جزئی اتیون شده است.
- سرعت اندازه گیری شده نور به دلیل وجود 1 و 3 ترکیبی از سرعت نور در خلاء و سرعت منبع نور نیست. این مغایر با تئوری انتشار است .
- سرعت اندازه گیری شده نور به دلیل اضافه بودن 1 ، 3 و 4 از سرعت خلاء نور و سرعت یک محیط وارد شده در مجاورت یا در مجاورت ماده تشکیل نمی شود.
- سرعت اندازه گیری شده نور در محیط متحرک مستقیماً از سرعت نور در محیط در حالت استراحت و سرعت متوسط تشکیل نمی شود بلکه به دلیل 3 از ضریب ورودی Fresnel پیروی می کند.
اگرچه همواره می توان به منظور صرفه جویی در نظریه خاص ، فرضیه های مختلف موقت را ارائه داد ، اما در علم چنین "توطئه" اثراتی که مانع از کشفهای خاص می شود ، بعید به نظر می رسد. اگر مانند اینشتین یکی با فرضیه های کمکی و خصوصیات غیرقابل کنترل اختلاف داشته باشد ، از لیست بالا (و تعداد زیادی آزمایش دیگر که تا به امروز انجام شده اند) پیروی می کند [W 1]) بلافاصله اعتبار اصل نسبیت و ثبات سرعت نور در کلیه سیستمهای اینرسی. Poincaré و Lorentz تا حدودی از اصول مشابه انیشتین استفاده می کردند ، آنها همچنین برابری کامل ریاضی سیستم های مرجع را آموزش دادند و تشخیص دادند که مختصات مکانی و زمانی مختلف مکانی در واقع اندازه گیری می شوند. اما آنها همچنان تأثیرات تحولات لورنتس را به تعامل پویا با اتر نسبت می دهند ، که بین زمان "واقعی" در سیستم اتر ثابت و زمان "ظاهری" در سیستمهای نسبتاً متحرک تمایز قایل شده و اتر را تا پایان در نوشتارهای خود ذکر کرده اند. به طور خاص ، این بدان معنی است که آنها می خواستند مکانیک نیوتن را اصلاح کنند ، اما اساساً آنها را تغییر ندهند. در نتیجه، این عدم تقارن اساسی در نظریه اتر لورنتس ، یعنی اصطلاحات متقابل منحصر به فرد مانند "اتر استراحت" و اصل نسبیت ، در درک این تئوری ، همسایگی وجود دارد که تنها با یک سیستم فرضیات کمکی مرتبط است. راه حل این مشکل ، یعنی ارزیابی مجدد اساسی فضا و زمان در بستر یک نظریه علمی ، به انیشتین واگذار شد. این دور شدن از اتر برای بسیاری از معاصرانش برای او آسانتر بود زیرا کار او به این معنی بود که او بود یعنی ارزیابی مجدد اساسی فضا و زمان در چارچوب یک نظریه علمی برای انیشتین محفوظ بود. این دور شدن از اتر برای بسیاری از معاصرانش برای او آسانتر بود زیرا کار او به این معنی بود که او بود یعنی ارزیابی مجدد اساسی فضا و زمان در چارچوب یک نظریه علمی برای انیشتین محفوظ بود. این دور شدن از اتر برای بسیاری از معاصرانش برای او آسانتر بود زیرا کار او به این معنی بود که او بودنظریه کوانتومی قبلاً تشخیص داده بود که می توان نور را ذره ای توصیف کرد. این ایده کلاسیک مبنی بر اینکه امواج الکترومغناطیسی به عنوان یک وسیله حامل به یک اتر احتیاج دارند ، دیگر برای آنشتین به همان اندازه که برای لورنتز بود ، اهمیتی نداشت. [59] [60]
فقط در چند صفحه ، انیشتین بر اساس روش بدیهی خود که دیگران فقط در سالهای کار پیچیده ای قبل از او انجام داده بودند ، توانست نتایج را به دست آورد. انیشتین توضیح داد که تضاد آشکار بین این دو اصل (که او تئوری خود را بر اساس فرضیه ها قرار داده است) می تواند با بررسی خواص فضا ، زمان و همزمان و برطرف شدن اتر مبهم حل شود. از هماهنگ سازی ساعتها با سیگنال های نوری و رابطه ی مربوط به همزمانی در 1-2 پوند ، او ناشی از صرفاً سینماتیکملاحظات بر اساس 3 پوند تحول لورنتس. از این تحول ، وی توانست نتیجه انقباض طول ، اتساع زمان و قضیه افزایشی سرعت نسبی در 4-5 پوند را به عنوان پیامدهای ثانویه این تئوری به دست آورد. در 6-10 پوند او اکنون نتایج تحقیقات سینماتیک خود را به الکترودینامیک منتقل کرد. او اثر داپلر نسبیت گرایانه و انحراف نسبی گرایی را از تحولات به دست آورد ، کواریانس Lorentz را از معادلات الکترومغناطیسی نشان داد و عبارات نسبیتی را برای فشار تابش محاسبه کرد . سرانجام ، او جرم طولی و عرضی الکترون ها را بدست آورد (اما دومی با یک مقدار اشتباه).
معادل جرم و انرژی [ ویرایش | ویرایش منبع ]
اینشتین در کار خود در مورد الکترودینامیک (10 §) انرژی جنبشی یک الکترون را با این موارد مشخص کرده است:
با این حال ، فعلاً باز مانده است که آیا این اتصال ، مانند مکانیک کلاسیک ، فقط برای اجسام در حال حرکت مهم است یا اینکه اجسام در حال استراحت نیز شامل می شوند. در کار خود " آیا عدم تحرک بدن به محتوای انرژی آن بستگی دارد؟ وی گفت: "از ماه سپتامبر (منتشر شده در نوامبر) انیشتین را با استفاده از پارادوكس تشعشع نشان داد ، همانطور كه قبلاً توسط پوینكار (1900) به صورت مشابهی فرموله شده بود اما نمی توان آن را برطرف كرد ، كه حتی اجسام در حال استراحت با انتقال انرژی مطابق
پذیرش اولیه [ ویرایش | ویرایش منبع ]
ارزیابی های اول [ ویرایش | ویرایش منبع ]
والتر کافمن (1905 ، 1906) احتمالاً اولین کسی بود که به کارهای اینشتین مراجعه کرد. او نظریه های لورنتز و انیشتین را با هم مقایسه کرد و اگرچه نشان داد که روش انیشتین ارجح است ، اما برابری مشاهده ای دو نظریه را پیدا کرد. به همین دلیل است که وی از اصل نسبیت به عنوان فرض "لورنتز-انیشتین" سخن گفت. همچنین ماکس پلانک - که نقش تعیین کننده ای در گسترش تئوری نسبیت و دانشجویانش داشت ، ماکس فون لاو و کرد فون موزنژیلمی توانست برای این تئوری پیروز شود - در نخستین اثر خود (1906a) در مورد SRT "تئوری لورنتز-انیشتین" صحبت کرد ، زیرا اصل نسبیت توسط لورنتس و در "نسخه کلی" حتی بیشتر توسط انیشتین ارائه شده است. (نام Poincarés تنها در چند اثر در تاریخ اولیه SRT یافت می شود.) پلانك همچنین اولین كسانی بود كه اصطلاح "تئوری نسبی" برگرفته از اصل نسبیت را برای اصطلاح "نظریه لورنتس-انیشتین" در یك اثر دیگر (1906b) استفاده كرد. برخلاف "تئوری کره" ابراهیم معرفی شده است. در بحثی که پس از کار انجام شد ، آلفرد بوچر قدم برداشتاین اصطلاح در "تئوری نسبیت" (انیشتین) از. بسیاری (از جمله انیشتین) فقط از عبارت "اصل نسبیت" برای روش جدید استفاده می کردند. همه این اصطلاحات طی چند سال آینده به طور متناوب توسط فیزیکدانان مختلف مورد استفاده قرار گرفت. و انیشتین در مقاله مهم بررسی در مورد اصل نسبیت (1908a) ، محتوای SRT را به عنوان "اتحادیه تئوری لورنتس با اصل نسبیت" توصیف کرد و نتیجه گیری اصلی مبنی بر اینکه زمان محلی لورنتس در واقعیت یک زمان واقعی و برابر است. [61]
آزمایش های کافمن-بوچر [ ویرایش | ویرایش منبع ]
راه اندازی آزمایشی Bucherer برای اندازه گیری بار ویژه e / m
کافمن (1905 ، 1906) اکنون نتایج آزمایش های جدید خود را اعلام کرد. به عقیده وی ، اینها بیانگر رد و بدیهی بودن اصل نسبیت و نظریه لورنتز - انیشتین است ، اما داده ها با نظریه ابراهیم بسیار سازگار هستند. برای چندین سال ، آزمایش های کافمن نمایانگر اعتراض سنگین به اصل نسبیت بود ، اما پلانک و آدولف Bestelmeyer (1906) اهمیت آزمایشات را زیر سوال برد. [62] سرانجام آلفرد بوچر آزمایش های جدیدی را در سال 1908 انجام دادچه کسی باید اندازه گیری Kaufmann را بررسی کند. با این حال ، این بار نتیجه گیری توسط بوچر به عنوان تأیید "نظریه لورنتز - انیشتین" و اصل نسبیت تعبیر شده است. با این حال ، شک و تردید در اینجا هم باز است آزمایش های بعدی نویمان (1914) و دیگران نیز به نفع نظریه نسبیت صحبت کردند ، به طوری که معمولاً فرد به این نتیجه می رسید که موضوع تصمیم گرفته شده است. با این حال ، تحقیقات بعدی نشان داد که آزمایشات کافمن-بوکرر-نویمان اساساً به اندازه کافی دقیق نبودند تا اجازه دهند تا بین نظریه های رقابتی تصمیمی گرفته شود. در چنین آزمایشاتی تا 1940 نهایتا فرمول لورنتز-انیشتین تأیید شد. [62] با این حال ، این مشکل فقط برای این نوع آزمایش وجود داشت. هنگام بررسی ساختار خوب خطوط هیدروژن ، تأیید بسیار دقیق تر فرمول لورنتز - انیشتین ، و در نتیجه رد این نظریه ابراهیم ، می تواند در اوایل سال 1917 تولید شود. [63]
توده و حرکت نسبی [ ویرایش | ویرایش منبع ]
ماکس پلانک
پلانك (1906a) خطایی را در تعریف انیشتین از جرم نسبی گرایی عرضی اصلاح كرد و نشان داد كه املای صحیح معادل آن با لورنتس (1899) است. او همچنین انگیزه نسبی گرایی را تعریف کرد . [64] به دنبال کار پلانک در مورد حرکت نسبیت گرایانه ، گیلبرت نیوتن لوئیس (1908) و ریچارد سی تولمان (1912) مفهوم توده نسبی را با تعریف توده به عنوان نسبت حرکت و سرعت به جای نسبت نیرو و شتاب تهیه کردند. ( تکانه زمانی یا تغییر سرعت) این تعریف قدیمی را برای جرم طولی و عرضی اضافی اضافی کرد. [65]
هم ارزی انرژی جرم [ ویرایش | ویرایش منبع ]
انیشتین (1906) ثابت کرد که بی تحرکی انرژی (معادل انرژی جرم) شرط لازم و کافی برای حفظ حرکت مرکز ثقل است . وی به Poincaré (1900b) اشاره کرد و اظهار داشت که محتوای آثار وی عمدتا با شخص خودش مطابقت دارد. [31] و کرد فون مسنژیل (1907) رویکرد هاسنهرل را برای محاسبه اشعه سیاه بدن در بدن توخالی ، با در نظر گرفتن نظریه انیشتین توسعه داد و پایه مهمی را برای ترمودینامیک نسبی گرایی بنیان نهاد.- او برای جرم تابش الکترومغناطیسی همان Hasenöhrl همان مقدار را دریافت کرد. براساس کار موسنژیل ، پلانك (1907) نیز توانست معادل انرژی جرم را از رویكرد پرتوی حفره استخراج كند و او نیز نیروهای پیوند دهنده ماده را در نظر گرفت. او اولویت کارهای انیشتین در سال 1905 را بر مبنای برابری تشخیص داد ، اما پلانك مشتق خود را عمومی تر دانست. [66]
آزمایش های Fizeau و Sagnac [ ویرایش | ویرایش منبع ]
همانطور که در بالا ذکر شد ، لورنتس (1895) قبلاً توانسته بود برای مقادیر مرتبه اول ضریب جذب Fresnel را توضیح دهد و بنابراین نتیجه آزمایش Fizeau از نظریه نور الکترومغناطیسی با استفاده از زمان محلی است. پس از اولین تلاش های Jakob Laub برای ایجاد "اپتیک اجسام در حال حرکت" ، این ماکسون فون لاو (1907) بود که با استفاده بسیار ساده از قضیه افزودن سرعت نسبی گرایی - برخلاف روش نسبتاً پیچیده لورنتز ، این اثر را برای اندازه همه سفارشات بدست آورد. . بنابراین این نتیجه نه تنها تأیید بلکه نمونه ای از کارآیی و سادگی SRT است. [25]
ماکس فون لاو (1911) در مورد آزمایش احتمالی بحث کرد که با یک آزمایش آزمایشی چرخان ، پرتوهای نوری در جهت مخالف ساطع می شوند و سپس به نقطه شروع باز می گردند. محاسبه وی از نظر سیستم غیرفعال چرخش نشان داد که باید تغییر در حاشیه های تداخل ایجاد کند ، زیرا طبق تئوری نسبیت سرعت نور مستقل از سرعت منبع است و بنابراین مسیرهای دو پرتوی با توجه به نقطه شروع حرکت متفاوت است. این بدان معناست که هیچ سیستم اینرسی وجود ندارد که در آن مسیر دو اشعه نوری به طول یکسان باشد. آزمایش از این نوع توسط Georges Sagnac (1913) انجام شد ، که در واقع تغییر مربوطه را پیدا کرد ( اثر Sagnac) در حالی که خود Sagnac اعتقاد داشت که وجود یک اتر نور خفته را اثبات کرده است ، محاسبه قبلی ماکس فون لاو نشان می دهد که این اثر نیز با SRT موافق است - زیرا در هر دو تئوری سرعت نور مستقل از حالت حرکت منبع است. از طرف دیگر ، یک ناظر در حال چرخش با راه اندازی آزمایشی ، زمان های مختلف پرواز را به شتاب در طول چرخش نسبت می دهد ، به موجب آن می توان اثر Sagnac را به عنوان همتای نوری به اثرات مکانیکی چرخشی ، مانند مثال مشاهده کرد. ب آونگ فوکو . توضیحات از منظر سیستم مرجع چرخشی توسط پل لانژوین انجام شده است(1937) ، با توجه به اینكه باید توجه داشت كه سرعت سیستم در سیستمهای مرجع شتاب دیگر ثابت نیست (به بخش شتاب مراجعه كنید ). [67]
بین سالهای 1909 و 1911 یک آزمایش مشابه توسط فرانتس هاررس انجام شد که می توان به عنوان ترکیبی از آزمایش های فیضو و ساگناک را مشاهده کرد. او سعی کرد ضریب ورودی در شیشه را اندازه گیری کند ، اما از یک تست تست چرخشی استفاده کرد ، که بسیار شبیه به موردی است که بعدها توسط Sagnac استفاده شده است. تغییرهای یافته شده توسط وی توسط هریس به درستی تعبیر نشده است ، اما لاو توانست نشان دهد كه نتیجه یافته شده توسط هریس مطابق با اثر Sagnac است. [68] سرانجام ، در آزمایش میکلسون گیل (1925 ، تغییر در آزمایش Sagnac) ، چرخش زمین می تواند مطابق با SRT و یک اتر سبک استراحت نشان داده شود.
منبع
https://de.wikipedia.org/wiki/Geschichte_der_speziellen_Relativit%C3%A4tstheorie
در این وبلاگ به ریاضیات و کاربردهای آن و تحقیقات در آنها پرداخته می شود. مطالب در این وبلاگ ترجمه سطحی و اولیه است و کامل نیست.در صورتی سوال یا نظری در زمینه ریاضیات دارید مطرح نمایید .در صورت امکان به آن می پردازم. من دوست دارم برای یافتن پاسخ به سوالات و حل پروژه های علمی با دیگران همکاری نمایم.در صورتی که شما هم بامن هم عقیده هستید با من تماس بگیرید.