Die Relativitätstheorie oder einfach Relativität, umfasst zwei Theorien von Albert Einstein: spezielle Relativität und allgemeine Relativität. Das grundlegende gesamte Konzept ist, dass beide Zeit und Raum, nicht befestigt relativ ist. Jedoch wird die Wortrelativität manchmal in der Verweisung auf galiläischen invariance verwendet.

Der Begriff "Relativitätstheorie" hat auf dem Ausdruck "Verhältnistheorie" verwendet von Max Planck 1906 basiert, der betont hat, wie die Theorie den Grundsatz der Relativität verwendet. In der Diskussionsabteilung desselben Papiers Alfred Bucherer verwendet zum ersten Mal der Ausdruck "Relativitätstheorie" .

Spielraum

Die Relativitätstheorie hat theoretische Physik und Astronomie während des 20. Jahrhunderts umgestaltet. Als zuerst veröffentlicht Relativität eine 200-jährige Theorie der von Isaac Newton festgesetzten Mechanik ersetzt hat.

Die Relativitätstheorie hat das Konzept der Bewegung vom Tag von Newton durch das Postulieren gestürzt, dass die ganze Bewegung relativ ist. Zeit war nicht mehr gleichförmig und absolut. Physik konnte als Raum allein, und Zeit allein nicht mehr verstanden werden. Statt dessen musste eine zusätzliche Dimension mit der gekrümmten Raum-Zeit in Betracht gezogen werden. Zeit hat jetzt von Geschwindigkeit abgehangen, und Zusammenziehung ist eine grundsätzliche Folge mit passenden Geschwindigkeiten geworden.

Im Feld der Physik hat Relativität katalysiert und hat eine wesentliche Tiefe von Kenntnissen zur Wissenschaft von elementaren Partikeln und ihren grundsätzlichen Wechselwirkungen zusammen mit dem Hineinführen im Atomzeitalter hinzugefügt. Mit der Relativität haben Kosmologie und Astrophysik außergewöhnliche astronomische Phänomene wie Neutronensterne, schwarze Löcher und Gravitationswellen vorausgesagt.

Zwei-Theorien-Ansicht

Die Relativitätstheorie war mehr als eine einzelne neue physische Theorie vertretend. Es hat die Theorien und Methodiken über alle physischen Wissenschaften betroffen. Jedoch, wie oben angegeben, wird das wahrscheinlicher als zwei getrennte Theorien wahrgenommen. Es gibt einige Erklärungen dafür. Erstens wurde spezielle Relativität 1905 veröffentlicht, und die Endform der allgemeinen Relativität wurde 1916 veröffentlicht.

Zweitens passt spezielle Relativität damit und löst für elementare Partikeln und ihre Wechselwirkungen, wohingegen allgemeine Relativität für den kosmologischen und astrophysical Bereich (einschließlich der Astronomie) löst.

Drittens wurde spezielle Relativität in der Physik-Gemeinschaft vor 1920 weit akzeptiert. Diese Theorie ist schnell ein bedeutendes und notwendiges Werkzeug für Theoretiker und experimentalists in den neuen Feldern der Atomphysik, Kernphysik und Quant-Mechanik geworden. Umgekehrt ist allgemeine Relativität nicht geschienen, so nützlich zu sein. Es ist geschienen, wenig Anwendbarkeit für experimentalists zu geben, wie die meisten Anwendungen für astronomische Skalen waren. Es ist beschränkt auf nur das Ausbessern zu Vorhersagen der Newtonischen Schwerkraft-Theorie geschienen. Sein Einfluss war bis zu den 1930er Jahren nicht offenbar.

Schließlich ist die Mathematik der allgemeinen Relativität geschienen, unverständlich dicht zu sein. Folglich konnte nur eine kleine Anzahl von Leuten in der Welt damals die Theorie im Detail völlig verstehen. Das ist der Fall seit den nächsten 40 Jahren geblieben. Dann um 1960 ist ein kritisches Wiederaufleben im Interesse vorgekommen, der auf das Bilden allgemeiner Relativität hinausgelaufen ist, die zur Physik und Astronomie zentral ist. Neue mathematische Techniken, die auf die Studie der allgemeinen Relativität wesentlich anwendbar sind, haben Berechnungen rationalisiert. Davon wurden physisch wahrnehmbare Konzepte von der mathematischen Kompliziertheit isoliert. Außerdem die Entdeckung von exotischen astronomischen Phänomenen, in denen allgemeine Relativität entscheidend wichtig, geholfen war, um dieses Wiederaufleben zu katalysieren. Die astronomischen Phänomene haben Quasare (1963), die 3-kelvin Mikrowellenhintergrundradiation (1965), Pulsars (1967), und die Entdeckung der ersten schwarzen Loch-Kandidaten (1971) eingeschlossen.

Auf der Relativitätstheorie

Einstein hat festgestellt, dass die Relativitätstheorie der Klasse von "Grundsatz-Theorien" gehört. Als solcher verwendet es eine analytische Methode. Das bedeutet, dass die Elemente, die diese Theorie umfassen, auf der Hypothese, aber auf der empirischen Entdeckung nicht basieren. Die empirische Entdeckung führt zum Verstehen der allgemeinen Eigenschaften von natürlichen Prozessen. Mathematische Modelle werden dann entwickelt, die die natürlichen Prozesse in theoretisch-mathematische Beschreibungen trennen. Deshalb, durch den analytischen bedeutet die notwendigen Bedingungen, die zufrieden sein müssen, werden abgeleitet. Getrennte Ereignisse müssen diese Bedingungen befriedigen. Erfahrung sollte dann die Beschlüsse vergleichen.

Die spezielle Relativitätstheorie und die allgemeine Relativitätstheorie werden verbunden. Wie festgesetzt, unten gilt spezielle Relativitätstheorie für alle physischen Trägheitsphänomene außer dem Ernst. Die allgemeine Theorie stellt das Gesetz der Schwerkraft und seine Beziehung zu anderen Kräften der Natur zur Verfügung.

Spezielle Relativität

Spezielle Relativität ist eine Theorie der Struktur der Raum-Zeit. Es wurde in der 1905-Zeitung von Einstein "Auf der Elektrodynamik eingeführt, Körper Zu bewegen" (für die Beiträge von vielen anderen Physikern sieh Geschichte der speziellen Relativität). Spezielle Relativität basiert auf zwei Postulaten, die in der klassischen Mechanik widersprechend sind:

1. Die Gesetze der Physik sind dasselbe für alle Beobachter in der gleichförmigen Bewegung hinsichtlich einander (Grundsatz der Relativität).
2. Die Geschwindigkeit des Lichtes in einem Vakuum ist dasselbe für alle Beobachter unabhängig von ihrer Verhältnisbewegung oder von der Bewegung der Quelle des Lichtes.

Die resultierende Theorie wird mit Experiment besser fertig als klassische Mechanik z.B im Experiment von Michelson-Morley, das Postulat 2 unterstützt, sondern auch viele überraschende Folgen hat. Einige von diesen sind:

• Relativität der Gleichzeitigkeit: Zwei Ereignisse, die für einen Beobachter gleichzeitig sind, können für einen anderen Beobachter nicht gleichzeitig sein, wenn die Beobachter in der Verhältnisbewegung sind.
• Zeitausdehnung: Bewegende Uhren werden gemessen, um langsamer zu ticken, als "eine stationäre" Uhr eines Beobachters.
• Länge-Zusammenziehung: Gegenstände werden gemessen, um in der Richtung verkürzt zu werden, die sie in Bezug auf den Beobachter bewegen.
• Massenenergie-Gleichwertigkeit: Energie und Masse sind gleichwertig und umwandelbar.
• Höchstgeschwindigkeit ist begrenzt: Kein physischer Gegenstand, Nachricht oder Feldlinie können schneller reisen als die Geschwindigkeit des Lichtes in einem Vakuum.

Die Definieren-Eigenschaft der speziellen Relativität ist der Ersatz der galiläischen Transformationen der klassischen Mechanik durch die Transformationen von Lorentz. (Sieh die Gleichungen von Maxwell des Elektromagnetismus und der Einführung in die spezielle Relativität).

Allgemeine Relativität

Allgemeine Relativität ist eine Gravitationstheorie, die von Einstein in den Jahren 1907-1915 entwickelt ist.

Die Entwicklung der allgemeinen Relativität hat mit dem Gleichwertigkeitsgrundsatz begonnen, unter dem die Staaten der beschleunigten Bewegung und in einem Schwerefeld (zum Beispiel wenn Stehen auf der Oberfläche der Erde) beruhigt seiend, physisch identisch sind. Das Ergebnis davon ist, dass freier Fall Trägheitsbewegung ist; ein Gegenstand im freien Fall fällt, weil genau so sich Gegenstände bewegen, wenn es keine Kraft gibt, die auf sie, statt dieses wird ausübt, wegen der Kraft des Ernstes seiend, wie in der klassischen Mechanik der Fall ist. Das ist mit der klassischen Mechanik und speziellen Relativität unvereinbar, weil sich in jenen Theorien, die Trägheits-Gegenstände bewegen, in Bezug auf einander nicht beschleunigen kann, aber Gegenstände im freien Fall tun so. Um diese Schwierigkeit aufzulösen, hat Einstein zuerst vorgeschlagen, dass Raum-Zeit gebogen wird. 1915 hat er die Feldgleichungen von Einstein ausgedacht, die die Krümmung der Raum-Zeit mit der Masse, der Energie und dem Schwung innerhalb ihrer verbinden.

Einige der Folgen der allgemeinen Relativität sind:

• Uhren geführt langsamer in tieferen Gravitationsbohrlöchern. Das wird Gravitationszeitausdehnung genannt.
• Bahnen precess in einem in der Theorie von Newton des Ernstes unerwarteten Weg. (Das ist in der Bahn von Quecksilber und in binären Pulsars beobachtet worden).
• Strahlen der leichten Kurve in Gegenwart von einem Schwerefeld.

• Das Drehen von Massen "schleift entlang" der Raum-Zeit um sie; ein Phänomen hat "Rahmenschleppen" genannt.
• Das Weltall breitet sich aus, und die weiten Teile davon rücken von uns schneller ab als die Geschwindigkeit des Lichtes.

Technisch ist allgemeine Relativität eine Gravitationstheorie, deren Definieren der Eigenschaft sein Gebrauch der Feldgleichungen von Einstein ist. Die Lösungen der Feldgleichungen sind metrischer Tensor, der die Topologie der Raum-Zeit definiert, und wie sich Gegenstände Trägheits-bewegen.

Experimentelle Beweise

Relativistische Effekten wie

• Zweiwegeleicht-Gangisotropie (Experiment von Michelson-Morley),
• Geschwindigkeits- und Gravitationszeitausdehnung (Experiment von Ives-Stilwell, Experiment des Pfundes-Rebka),
• relativistische Energie und Schwung nehmen an hohen Geschwindigkeiten, zu

und viele andere Effekten sind geprüft und in verschiedenen Experimenten bestätigt worden.

Geschichte

Die Geschichte der speziellen Relativität besteht aus vielen theoretischen Ergebnissen und empirischen Ergebnissen, die von Albert Michelson, Hendrik Lorentz, Henri Poincaré und anderen erhalten sind. Es hat in der Theorie der speziellen Relativität kulminiert, die von Albert Einstein und nachfolgender Arbeit von Max Planck, Hermann Minkowski und anderen vorgeschlagen ist.

Allgemeine Relativität (GR) ist eine Gravitationstheorie, die von Albert Einstein zwischen 1907 und 1915, mit Beiträgen durch viele andere nach 1915 entwickelt wurde.

Minderheitsansichten

Die Zeitgenossen von Einstein haben seine neuen Theorien sofort nicht alle akzeptiert. Jedoch wird die Relativitätstheorie jetzt als ein Eckstein der modernen Physik betrachtet, sieh Kritik der Relativitätstheorie.

Obwohl es weit zugegeben wird, dass Einstein der Schöpfer der Relativität in seinem modernen Verstehen war, glauben einige, dass andere Kredit dafür verdienen, sieh Relativitätsvorzugsstreit.

Siehe auch

• Allgemeine Relativitätsverweisungen
• Spezielle Relativitätsverweisungen

Weiterführende Literatur

Links

• Relativitätsmeilensteine: Zeitachse von bemerkenswerten Relativitätswissenschaftlern und Beiträgen