Relatiivsusteooria (3)

Relatiivsusteooria
1905-1916 aastail avastas ja tõestas Einstein välja uue ajalisi ja suhteid käsitleva teooria- relatiivsusteooria. Üldrelatiivsusteooria käsitleb aja, ruumi ja gravitatsiooni seoseid . Erirelatiivsusteoorias aga käsitletakse ühtlast sirgjoonelist liikumist.
Üks relatiivse füüsika suurusi on kiirus. Kiirus on alati suhteline millegagi, oleneb mille suhtes me seda vaatame. Kui 30 km/h sõitvas rongis veereb rongi liikumise suunas pall, mille kiirus vaguni põranda suhtes on 20km/h, siis raudtee kõrval seisva vaatleja suhtes näib pall liikuvat 20+30 km/h. Seisvat või paigal olevat keha ei ole olemas. Isegi kui vastav keha ei liigu meie silmade ees millegagi, liigub see koos Maa pöörlemise ja tiirutamisega siiski. Seega ei ole olemas keha, mis ei liigu. Kui ka mõni taustsüsteem ongi praktilisem, siis tegelikkuses vastavad sellele inertsiaalsüsteem, mis tähendab, et füüsikaseadused on igalpool samad ja ei muutu.
Valgusel kiirus, nagu ka teistel elektromagnetlainetel, on alati kindel väärtus st kiirus. Valguse ligikaudne kiirus on 300 000 km/s ning see arv on mõõdetav suure täpsusega. Kuid kuna klassikalises mehhaanikas öeldakse, et kiirus on erinev vastavalt taustasüsteemile. Seega tekib siin tupik, kuna valgusel on kindel kiirus. Erinevate katsete tulemusel selgus aga siiski, et valguse kiirus on kõigis taustsüsteemides ühesugune. Selle teooriaga on kooskõlas ka relatiivsusteooria, kuna seal ka tegeletakse sõltuvust vastavalt taustsüsteemile.
Aegruum on neljamõõtmeline, mis koosneb nii ajast kui ka kolmemõõtmelisest ruumist. Tähendab see seda, kui on olemas ruumi kolm punkti ja aeg, siis saame määrata objekti liikumist. Aegruumis liikuva osakese trajektoori nim tema maailmajooneks. Ning vastava osakese trajektoor koosneb hulgaliselt maailmajoontest.
Aja aeglustumine on nähtus, kus vaatlejale tundub teistes süsteemides olev aja kulg aeglustunud. Näiteks kui üks kaksikuteks läheks kosmosesse siis tagasi tulles pole kaksikud enam ühevanused. Kaksik, kes käis rändamas, on nüüdseks noorem. Kuna kaksik käis vahepeal mitte-inertsiaalsüsteemis tuleb tagasi tulles samasse inertsiaalsüsteemi kosmoseränduril pidurdada. Kuna vastuolud relatiivsusteoorias puuduvad siis ajaliselt jääbki üks kaksikutest nooremaks, mis ajaliselt on küll väike suurus.
Kontraktsioon tekib mistahes liikumise sihilise pikkuse korral. Kehade kuju moondub seepärast, et valguse kiirusele lähenedes läheneb γ lõpmatusele. Teistes suundades keha mõõtmed ei muutu. Näiteks meetrine joonlaud pannakse liikuma kiirusega 0,8c=240 000km/s, siis muutub selle pikkus ainult 60cm, kaasliikuvas süsteemis jääks aga pikkus samaks- 1m.
Relatiivsusteoorias ei saa kiirusi niisama lihtsalt kokku liita. Järelikult peab mehaanilise kiiruse valem muutuma nii, et kiirus ei ületaks liidetavate kiiruste summat . Kui osake liigub ühes süsteemis teatud kiirusega, siis liigub ta ka teises süsteemis sama kiirusega. Piirkiiruseks vaakumis on valguse kiirus- seda ei saa ületada – siit tulenebki üks põhiline füüsikaline seadus. Nagu juba eelnevalt mainitud , on füüsikaseadused kõigis inertsisüsteemides ühesugused.
Keha kiirendamisel kasvab järjest keha mass, mistõttu vajab keha ka vastavalt järjest suuremat jõudu. Näeme, et kiirus läheneb küll valguse kiirusele, kuid kunagi ei ületa ega saavuta seda. Kui keha seisab paigal on tal seisumass. Liikuval kehal on mass alati suurem kui seistes. Lisamassi annab kehale lisatud kineetiline energia.
Relatiivsusteooria peamiseks tekkepõhjuseks oli asjaolu, et mõõtes valguse kiirust kahelt üksteise suhtes liikuvalt objektilt , saab mõlemal juhul valguskiiruse – see ei sobinud kokku Newtoni ruumikäsitlusega.