Чим відрізняється загальна теорія відносності від спеціальної, докази від, ефекти, пов’язані

Спеціальна теорія відносності (СТО) (приватна теорія відносності; релятивістська механіка) - теорія, що описує рух, закони механіки і просторово-часові відносини при швидкостях руху, близьких до швидкості світла. В рамках спеціальної теорії відносності класична механіка Ньютона є наближенням низьких швидкостей. Узагальнення СТО для гравітаційних полів називається загальною теорією відносності.

Наведіть експериментальні підтвердження вірності теорії Ейнштейна.

докази ОТО

Ефекти, пов'язані з прискоренням систем відліку

Перший з цих ефектів - гравітаційне уповільнення часу, через який будь-який годинник будуть йти тим повільніше, чим глибше в гравітаційної ямі (ближче до гравитирующего тілу) вони знаходяться. Даний ефект був безпосередньо підтверджений в експерименті Хафелі - Кітінг, а також в експерименті Gravity Probe A і постійно підтверджується в GPS.

Безпосередньо пов'язаний з цим ефект - гравітаційне червоне зміщення світла. Під цим ефектом розуміють зменшення частоти світла щодо локальних годин (відповідно, зміщення ліній спектра до червоного кінця спектра щодо локальних масштабів) при поширенні світла з гравітаційної ями назовні (з області з меншим гравітаційним потенціалом в область з великим потенціалом) /

Гравітаційне уповільнення часу тягне за собою ще один ефект, названий ефектом Шапіро (також відомий як гравітаційна затримка сигналу). Через це ефекту в поле тяжіння електромагнітні сигнали йдуть довше, ніж за відсутності цього поля. Дане явище було виявлено при радіолокації планет сонячної системи і космічних кораблів, що проходять позаду Сонця, а також при спостереженні сигналів від подвійних пульсарів.

Найвідоміша рання перевірка ОТО стала можлива завдяки повному сонячне затемнення 1919 року. Артур Еддінгтон показав, що світло від зірки викривлявся поблизу Сонця в точній відповідності з передбаченнями ОТО.

Викривлення шляху світла відбувається в будь-який прискореної системі відліку. Детальний вид спостерігається траєкторії і гравітаційні ефекти лінзування залежать, тим не менш, від кривизни простору-часу. Ейнштейн дізнався про цей ефект в 1911 році, і коли він евристичним шляхом обчислив величину кривизни траєкторій, вона виявилася такою ж, яка передбачалася класичною механікою для частинок, що рухаються зі швидкістю світла. У 1916 році Ейнштейн виявив, що насправді в ОТО кутовий зсув напрямку поширення світла в два рази більше, ніж в ньютонівської теорії, на відміну від попереднього розгляду. Таким чином, це пророцтво стало ще одним способом перевірки ОТО.

З 1919 року дане явище було підтверджено астрономічними спостереженнями зірок в процесі затемнень Сонця, а також з високою точністю перевірено радіоінтерферометричну спостереженнями квазарів, що проходять поблизу Сонця під час його шляху по екліптиці.

Нарешті, у будь-якої зірки може збільшуватися яскравість, коли перед нею проходить компактний масивний об'єкт. В цьому випадку збільшені і спотворені через гравітаційного відхилення світла зображення далекої зірки не можуть бути дозволені (вони знаходяться дуже близько один до одного) і спостерігається просто підвищення яскравості зірки. Цей ефект називають мікролінзування, і він спостерігається тепер регулярно в рамках проектів, які вивчають невидимі тіла нашої Галактики по гравітаційному мікролінзування світла від зірок - Масна, EROS (англ.) І інші.

орбітальні ефекти

ОТО коригує передбачення ньютонівської теорії небесної механіки щодо динаміки гравітаційно пов'язаних систем: Сонячна система, подвійні зірки і т. Д.

Перший ефект ОТО полягав в тому, що перигелії всіх планетних орбіт будуть прецессировать, оскільки гравітаційний потенціал Ньютона матиме малу релятивістську добавку, що приводить до формування незамкнутих орбіт. Це пророцтво було першим підтвердженням ОТО, оскільки величина прецесії, виведена Ейнштейном в 1916 році, повністю збіглася з аномальною прецесією перигелію Меркурія. Таким чином була вирішена відома в той час проблема небесної механіки.

доказ СТО

Спеціальна теорія відносності лежить в основі всієї сучасної фізики. Тому, будь-якого окремого експерименту, «доводить» СТО немає. Вся сукупність експериментальних даних у фізиці високих енергій, ядерної фізики, спектроскопії, астрофізиці, електродинаміки та інших областях фізики узгоджується з теорією відносності в межах точності експерименту. Наприклад, в квантової електродинаміки (об'єднання СТО, квантової теорії і рівнянь Максвелла) значення аномального магнітного моменту електрона збігається з теоретичним прогнозом з відносною точністю 10 # 63; 9.

Фактично СТО є інженерної наукою. Її формули використовуються при розрахунку прискорювачів елементарних частинок. Обробка великих масивів даних по зіткненню частинок, що рухаються з релятивістськими швидкостями в електромагнітних полях, заснована на законах релятивістської динаміки, відхилення від яких виявлено не було. Поправки, які випливають з СТО і ОТО, використовуються в системах супутникової навігації (GPS). СТО лежить в основі ядерної енергетики, і т. Д.