Calidad, energía, tiempo, ¿quién puede explicar la relación entre estos tres de una manera fácil de entender? Este problema me ha preocupado durante mucho tiempo.
La mariposa fantasma original
2 Teoría de la relatividad especial Teoría del espacio-tiempo de cuatro dimensiones
Se basa en la teoría de la relatividad especial en cuatro dimensiones Se trata de la teoría del tiempo y el espacio, por lo que para comprender la teoría de la relatividad, necesitamos tener una comprensión general de la teoría del tiempo y el espacio. En matemáticas existen varios espacios multidimensionales, pero hasta ahora el mundo físico que entendemos tiene sólo cuatro dimensiones, tres dimensiones de espacio más una dimensión de tiempo. El espacio de alta dimensión mencionado en la microfísica moderna tiene otro significado, pero en un sentido matemático no lo discutiremos.
El espacio-tiempo de cuatro dimensiones es el tamaño más pequeño del mundo real, y nuestro mundo tiene sólo cuatro dimensiones. En cuanto al espacio de alta dimensión, al menos por ahora, no podemos percibirlo. Mencioné un ejemplo en una publicación. ¿Una regla es un espacio tridimensional (independientemente del tiempo? ¿Su rotación de longitud fija, su rotación y todos sus valores de coordenadas)? Cambia la relación entre coordenadas. En este espacio y tiempo de cuatro dimensiones, la importancia del tiempo es que el tiempo es la cuarta coordenada. Es una coordenada espacial vinculada y un todo unificado e indivisible. Son una relación de "dar y recibir".
El espacio-tiempo cuatridimensional no se limita a lo que se llama la relación masa-energía. En realidad, la masa y la energía son la misma cosa. Si la masa (o la energía) es independiente es un estado de movimiento relacionado. Por ejemplo, cuanto mayor es la velocidad, mayor es el tiempo en el espacio de cuatro dimensiones. La masa (o energía) real es el componente cuatridimensional del impulso cuatridimensional. El momento es una cantidad que describe el movimiento de la materia. Por lo tanto, los estados de movimiento de masas relacionados con la masa son naturales. En el espacio de cuatro dimensiones, el tiempo, el impulso y la energía están unificados y se denominan los cuatro vectores de energía-momento. Al mismo tiempo, se definen las ecuaciones del campo electromagnético de cuatro dimensiones de velocidad de cuatro dimensiones, aceleración de cuatro dimensiones y fuerza de cuatro dimensiones en un espacio de cuatro dimensiones. Vale la pena mencionar que la ecuación del campo electromagnético de cuatro dimensiones forma un campo eléctrico y un campo magnético más completos y completamente unificados, y el campo eléctrico y el campo magnético describen un tensor de campo electromagnético unificado. La física de las leyes del espacio-tiempo de cuatro dimensiones es más completa que las leyes de tres dimensiones, y nuestro mundo de cuatro dimensiones es, de hecho, por decir lo mínimo, más completo que la mecánica newtoniana. Al menos a través de su mejora, los presuntos delincuentes pueden ser disuadidos de comportamientos inapropiados.
La relatividad, el tiempo y el espacio constituyen un todo indivisible: el espacio de cuatro dimensiones, el tiempo, la energía y el impulso también constituyen un todo indivisible: un impulso de desarrollo de cuatro dimensiones, que ilustra la posibilidad de conexiones profundas. son cantidades aparentemente no relacionadas. En el futuro veremos la profunda conexión entre energía y momento en los cuatro vectores de tiempo y espacio dados por la relatividad general.
Teoría Especial de la Relatividad
La materia en interacción siempre está en movimiento, no hay materia en movimiento y no hay materia en movimiento, porque estas materias están interconectadas e interactúan entre sí. . Por tanto, es imposible describir en detalle la relación entre los movimientos de la materia, ni describir los principios básicos del movimiento aislado. En otras palabras, el movimiento debe tener un objeto de referencia, y el objeto de referencia es el marco de referencia.
Galileo señaló que el movimiento del barco no se puede distinguir estando aún en el barco, es decir, cuando estás en una cabina cerrada, estás completamente aislado del mundo exterior, por lo que incluso si tienes La mente más desarrollada, los instrumentos más sofisticados y avanzados se mueven en línea recta a una velocidad uniforme, y no tienes forma de detectar tu nave ni repararla. Como no existe un objeto de referencia, es imposible percibir la magnitud de la velocidad. Por ejemplo, no conocemos el estado de movimiento general de todo el universo porque el universo está cerrado. Einstein citó como principio básico de la relatividad especial el contenido de la relatividad especial: los marcos inerciales son completamente equivalentes. Acerca de
El famoso experimento de Michelson-Morley negó por completo la teoría del éter ligero y concluyó que la luz y los sistemas de referencia son independientes. En otras palabras, ya sea que estés parado en el suelo o viajando en un tren, la velocidad de la luz medida es la misma. Este es el segundo principio básico de la relatividad, el principio de velocidad constante de la luz en la relatividad especial.
Los dos principios básicos pueden obtener directamente la transformación de coordenadas, la teoría de la relatividad, la fórmula de transformación de velocidad y todos los contenidos de la teoría especial de la relatividad, como el cambio de velocidad, que es contrario a las leyes tradicionales. , pero se ha demostrado que es correcto en la práctica, como los trenes La velocidad es de 10 m/s, la velocidad relativa de un automóvil dentro del automóvil es de 10 m/s y la velocidad de una persona que mira el automóvil en el suelo es 20 m/s, pero (20-) en circunstancias normales se puede ignorar el efecto relativista, pero a la velocidad de la luz. Por ejemplo, cuando la velocidad de un tren es 0,99 veces la velocidad de la luz, la velocidad de una persona es 0,99 veces la velocidad de la luz Entonces la conclusión a la que se llega al moler y observar es 0,99949 veces la velocidad de la luz, pero 0,99949 veces la velocidad de la luz. Las personas en el auto vieron que el disparo detrás de la luz no disminuyó la velocidad de la luz. En su sentido, la velocidad de la luz es insuperable porque en este marco de referencia, la velocidad de la luz es constante. La conversión de velocidad se ha probado innumerables veces y la física de partículas es impecable. Debido a su luz natural única, fue elegido como el único regente del espacio-tiempo de cuatro dimensiones
4 Impacto de la relatividad especial
Según el principio de la relatividad especial, la navegación inercial Los sistemas son completamente equivalentes. Por tanto, en un mismo sistema de navegación inercial existe un tiempo unificado, lo que se denomina simultaneidad. La teoría de la relatividad demuestra que en diferentes sistemas inerciales no existe una unidad simultánea, es decir, la correlación de dos eventos (puntos espacio-temporales) en un lugar, pero al mismo tiempo, en otro sistema de navegación inercial, puede no ser igual. al mismo tiempo. Esta es la relatividad que ocurre simultáneamente en los sistemas de navegación inercial. El mismo proceso físico, el proceso temporal es exactamente el mismo. En el mismo proceso físico se puede obtener un tiempo unificado. Todo el sistema de navegación inercial puede saber que la futura relatividad general no es inercial y el espacio-tiempo no está unificado. Es decir, en un mismo sistema no inercial no existe un tiempo unificado, por lo que es imposible establecer una simultaneidad unificada. En cuanto a la relación entre el progreso de la era de la derivación de la teoría de la relatividad y los diferentes sistemas inerciales, la lentitud del sistema inercial es el llamado efecto de reloj lento. Según el entendimiento popular, un reloj en movimiento no es estático, y un reloj que se mueve rápido y un reloj que se mueve lentamente están muy cerca. A la velocidad de la luz, el reloj casi se detiene.
¿Las escalas de longitud son los valores de coordenadas obtenidos simultáneamente en el sistema de referencia inercial? La diferencia entre los dos puntos finales. "Al mismo tiempo, las longitudes relativas en diferentes sistemas inerciales. Está demostrado que la longitud de la regla en la dirección de movimiento en la teoría de la relatividad es más corta que la longitud en la regla estacionaria. Esta es la llamada contracción de longitud velocidad cercana a la velocidad de la luz, y la regla se reduce a un punto.
El principio de progreso temporal relativo de la expansión del tiempo y la contracción de la longitud de la relatividad especial se puede ver en la declaración anterior. es una teoría de la relatividad que niega fundamentalmente el espacio y el tiempo absolutos de Newton. No existe en absoluto, pero el tiempo sigue siendo una cantidad objetiva. Por ejemplo, la siguiente pregunta discutirá sobre el hermano gemelo de 15 años. relativo, pero su hermano todavía está vivo. Han vivido durante 45 años. Este no es un sistema de referencia, y el tiempo es "absoluto". Esto significa que el estado del movimiento del objeto es absoluto y es absoluto para experimentar. cantidad En otras palabras, esta cantidad es el llamado momento apropiado, no importa qué forma de ejercicio, significa que usted acepta que el patrón de vida normal de beber café se ha visto alterado, pero otros pueden ver que ha estado bebiendo. café durante 100 años, dejas la taza y bebes sólo la segunda taza
Paradoja del Reloj 6 o Paradoja de los Gemelos
El nacimiento de la teoría de la relatividad es un problema muy interesante: el Paradoja de los gemelos, A está en la Tierra y B es un cohete. Viaje interestelar y regreso a la Tierra muchos años después. Estas dos personas que experimentaron la teoría de la relatividad de Einstein se volvieron a encontrar cuando B era más joven que A. Mucha gente se preguntaba por qué B estaba. Ver deportes. ¿A no es más pequeño que B? Puede aproximarse al marco de referencia inercial del movimiento acelerado de la Tierra, y es muy complicado discutir realmente el marco de referencia durante la aceleración y desaceleración, por lo que Einstein obviamente discutió este tema, pero mucha gente se equivocó. Creo que la teoría de la relatividad es una teoría contradictoria. Si el concepto de diagrama espacio-tiempo y la discusión del mundo en Internet son relativamente simples, solo use este lenguaje para describir el ejemplo más simple. detallada. explica los detalles.
Según la teoría especial de la relatividad, es fácil demostrar que la velocidad de rotación del círculo es superior a 3,14. Entonces, el segundo principio puede describirse mediante la geometría de Riemann en el mismo sistema de referencia: la velocidad de la luz no cambia, cualquier sistema de referencia es fijo, lo que equivale al espacio-tiempo del punto de luz en un espacio de cuatro dimensiones, y luego el espacio en blanco es plano y la luz viaja en línea recta en el espacio tridimensional La velocidad del movimiento. Cuando la luz es luz, el espacio en blanco se curva hacia un espacio tridimensional y se puede decir que la luz que se mueve a lo largo del espacio curvo es desviada por la gravedad. El tercer principio es el principio de reciprocidad más famoso. Hay dos cualidades. La masa inercial es una medida de la inercia de un objeto, definida originalmente por la segunda ley de Newton. La masa gravitacional, utilizada para medir el tamaño de un objeto, fue la primera en definir la ley de gravedad de Newton. Las dos leyes son independientes entre sí. La masa inercial es una carga desigual, aunque hasta ahora no importe. La masa inercial y la masa gravitacional (la gravedad es responsable) no deberían tener ninguna relación en la mecánica newtoniana. La prueba más complicada, pero que no permite encontrar la diferencia entre ellas, es la masa inercial y la masa gravitacional (elija la relación de coeficientes adecuada, permitiendo una igualdad estricta). La masa inercial y la masa gravitacional de la relatividad general son completamente iguales y equivalentes. Fuerzas inerciales de suspensión Tanto la masa inercial como la masa gravitacional están ligadas a la fuerza de gravedad. De esta forma se relacionan las fuerzas no inerciales y la gravedad. Se puede introducir un pequeño marco de referencia de caída libre en cualquier punto del campo de gravedad. Este sistema de referencia no tiene fuerza de inercia, la masa inercial es igual a la masa gravitacional y no se ve afectada por la gravedad. Puedes usar toda la relatividad especial. Bajo las mismas condiciones iniciales y el principio de equivalencia de masas desiguales, las partículas cargadas están en el campo eléctrico y tienen órbitas diferentes, pero todos los puntos están en la misma órbita del campo gravitacional. Einstein se dio cuenta de que el campo gravitacional probablemente no se encontraba en el espacio-tiempo externo, sino en un campo geométrico que era una propiedad del propio espacio-tiempo. Debido a la existencia de la materia, el espacio-tiempo originalmente plano se ha convertido en un espacio-tiempo curvo de Riemann. Fundamentado en la teoría general de la relatividad, el cuarto principio y la ley de inercia: el objeto de la fuerza (la gravedad, que produce movimiento inercial porque la gravedad no es una fuerza real). El espaciotiempo de Riemann sigue las geodésicas. Una geodésica es una línea recta que se eleva y es la línea recta más corta (o más larga) entre dos puntos, por ejemplo, un plano más allá del centro de una esfera que intersecta el arco de una geodésica esférica. Creado la teoría general de la relatividad, este método de ecuación de campo se puede utilizar como salida de la ecuación de campo, por lo que vale la pena mencionar la ley de inercia, el teorema de inercia, el movimiento circular uniforme de Galileo es un movimiento inercial y el movimiento lineal uniforme siempre. cierra un círculo. Esta sugerencia se hizo para explicar el movimiento de los planetas. Naturalmente, tiene mucha mecánica newtoniana, pero cuando llega el turno de la relatividad de resucitar los planetas, estos no se mueven en movimiento inercial, pero tampoco son círculos uniformes estándar.
10 Las hormigas y las abejas son seres geométricamente imaginarios. Las hormigas tienen una superficie plana bidimensional. Como son criaturas bidimensionales, no tienen sentido de tridimensionalidad. Si las hormigas viven en un plano grande, crean una práctica de geometría euclidiana. Si vivieras en una esfera, crearías un triángulo donde la proporción de las circunferencias de un círculo con un diámetro mayor a 180 grados fuera menor que 3,14. Pero si la hormiga vive en una esfera grande, su "ciencia" aún no está desarrollada y su rango de actividades no es lo suficientemente grande como para descubrir que vivir en una esfera pequeña que está cerca del plano es curva, por lo que será la primera uno. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, encontraremos que el triángulo tiene más de 180 grados y la circunferencia y el diámetro del círculo son menos de 3,14. Si la hormiga es lo suficientemente inteligente, llegará a la conclusión de que el universo es un espacio bidimensional curvo y, finalmente, el tiempo medido de su propio "universo" quedará cerrado. Su universo (donde regresaría el perímetro) es finito, el mismo "espacio" (superficie) está en todas partes, el grado de curvatura (curvatura) que rodearían al universo, una metáfora del universo, el universo está "informado" por el tercera dimensión. No, por lo que no pueden imaginar cómo su universo está curvado en una bola, y mucho menos cómo pueden "tener un espacio plano tridimensional en un universo infinito que sea esférico en un área limitada". ¿Qué tipo de problemas hay fuera del universo?" Debido a que su universo es limitado e infinito, es difícil que el concepto de un espacio bidimensional cerrado forme un "exterior".
Las hormigas deben utilizarlo "porque las abejas son seres vivos en un espacio tridimensional, y las superficies bidimensionales están incrustadas en un espacio tridimensional". Se puede observar que las abejas pueden proporcionar fácilmente descripciones visuales de hechos abstractos. ”, es fácil formarse el concepto de esfera.
Las hormigas tienen sus propias técnicas científicas para llegar a la misma conclusión, pero esto no es una imagen, esto es estrictamente matemática.
Esto muestra que no solo en el espacio de alta dimensión, sino también en el espacio de baja dimensión, las hormigas inteligentes también pueden encontrar la curvatura esférica y finalmente establecer un conocimiento completo de la geometría esférica, cuya profundidad es peor que la de las abejas. .
La geometría riemanniana es un enorme sistema de axiomas geométricos dedicados a la geometría esférica con diversas propiedades del espacio curvo. Es solo que es una rama muy pequeña, que puede usarse no solo para estudiar superficies bidimensionales como esferas, elipses e hiperboloides, sino también para estudiar espacios superficiales de alta dimensión. Esta es la herramienta matemática más importante de la relatividad general. Riemann estableció la geometría de Riemann y predijo que el universo real es curvo. Este es en realidad el contenido central de la relatividad general, independientemente de las razones espaciales. A Riemann no le gustó el rico conocimiento de Einstein en física, por lo que no pudo establecer la teoría general de la relatividad.
Einstein propuso tres experimentos en las 11 verificaciones experimentales de la relatividad general que establecieron la teoría general de la relatividad, y rápidamente los verificó: (1) Desplazamiento gravitacional al rojo (2) Deflexión de la luz (3) Precesión del perihelio de Mercurio hasta la reciente cuarta verificación; (4) Retardo de tiempo del eco del radar.
(1) El corrimiento gravitacional al rojo demuestra que el tiempo inherente del potencial gravitacional en la teoría general de la relatividad es lento. Cuando un objeto se acerca, se mueve lentamente. Por tanto, el período celeste de la luz emitida por los átomos de la superficie se vuelve más largo. Debido a que la velocidad de la luz permanece constante, la dirección roja correspondiente con menor frecuencia se llama espectro de corrimiento gravitacional al rojo. La luz emitida por muchos cuerpos celestes densos se puede medir Comparando la frecuencia de la luz emitida por los átomos correspondientes de la Tierra, se descubre que el lenguaje relativista del corrimiento al rojo es consistente con la teoría del universo. A principios de la década de 1960, la transmisión vertical de la luz desplazada al rojo se midió utilizando el efecto de absorción vibratoria sin retroceso de los rayos gamma en el campo gravitacional de la Tierra (efecto Mössbauer). 5M, los resultados son consistentes con las predicciones de la relatividad.
gt(2) Luz desviada: En la teoría ondulatoria, la luz no debería tener ninguna desviación en el campo gravitacional. La teoría cuántica semiclásica más la teoría de la gravedad de Newton es el producto mixto de la fórmula de Planck = HR y la fórmula masa-energía = MC^2. El producto de la masa del fotón es el ángulo de desviación de la luz cerca del sol, y luego la ley universal de Newton. La gravitación es de 0,87 segundos, según la relatividad general el ángulo de desviación es de 75 segundos, el doble del ángulo anterior. En 1919, justo después de la Primera Guerra Mundial, el científico británico Eddington envió dos expediciones y tuvo la oportunidad de observar el Sol. eclipse de aproximadamente 1,7 segundos, dentro de los límites de error de los experimentos relativistas. La principal causa del error es la desviación de la luz en la atmósfera solar. Las ondas de radio de los cuásares, que pueden observarse con radiotelescopios, se desvían en el campo gravitacional del sol. sin esperar a un eclipse solar. La medición precisa confirma aún más la teoría de la relatividad.
(3) La precesión del perihelio de Mercurio: Las observaciones astronómicas muestran que el perihelio de Mercurio viaja durante 5.600 segundos por siglo. , los distintos factores considerados sólo pueden explicar 5.557 segundos, sólo 43. Los segundos no se pueden explicar. La desviación entre los cálculos de la relatividad general y la ley de la gravitación universal (ley del cuadrado inverso) es que el perihelio de Mercurio se mueve 43 segundos por siglo. p>
(4) Experimento de eco de radar: transmisión a varios planetas de la Tierra La señal del radar recibe la señal reflejada de la Tierra, mide la señal del tiempo y el espacio y prueba si el triángulo está curvado (verificando el interior). ángulo del triángulo). En la década de 1960, los físicos estadounidenses superaron las dificultades e hicieron este experimento, y los resultados fueron consistentes con la teoría de la relatividad. Las predicciones son consistentes "Confiar únicamente en estos experimentos no es suficiente. suficiente. La teoría que explica la exactitud de la teoría de la relatividad sólo puede demostrar que es más precisa que la teoría de la gravedad de Newton, porque contiene la teoría de la gravedad de Newton y la teoría de Newton no tiene fenómenos inexplicables. Pero no hay garantía de que ésta sea la mejor teoría, ni tampoco de que exista una región espacio-temporal extremadamente curvada (como un agujero negro) en la teoría de la relatividad establecida.