Apa Teori Relativitas untuk Dummies

Teori Relativitas Khusus secara harfiah merevolusi dunia fisika dan sepenuhnya mengubah pemahaman yang diterima secara umum tentang dunia di sekitar kita.

Banyak fisikawan masih terlibat dalam diskusi panas terkait Teori Relativitas. Dalam materi ini saya akan mencoba menjelaskan sejelas-jelasnya apa itu Teori Relativitas.

Teori Relativitas Khusus dan Umum

Kembali pada tahun 1905, fisikawan hebat Albert Einstein menerbitkan karyanya yang berjudul Teori Relativitas Khusus (selanjutnya disebut SRT), di mana penjelasan tentang bagaimana menggambarkan pergerakan antara berbagai kerangka acuan inersia atau, lebih sederhananya, objek, yang bergerak relatif satu sama lain dengan suatu kecepatan.

Dalam karyanya, ilmuwan mengatakan bahwa selama pergerakan dua benda dengan kecepatan tetap, Anda membutuhkannya mempelajari gerakan mereka relatif satu sama lain, dan tidak mengambil salah satu objek sebagai sistem absolut hitung mundur.

Sederhananya, jika astronot konvensional terbang di satu pesawat ruang angkasa, dan Anda dan pasangan di pesawat lain, maka untuk untuk membandingkan pengamatan Anda, satu-satunya hal yang perlu Anda ketahui adalah kecepatan relatif satu sama lain teman.

Teori relativitas khusus

Ini adalah subbagian unik yang mempelajari kasus khusus eksklusif (itulah mengapa disebut demikian), di mana gerakannya seragam dan bujursangkar.

Jika benda material dipercepat atau bergerak dalam busur, maka SERATUS tidak berlaku. Dalam hal ini, itu sudah digunakan Relativitas umum (Teori relativitas umum), menggambarkan pergerakan tubuh dalam semua kasus lainnya.

Semua Teori Einstein didasarkan pada postulat utama berikut:

1. Prinsip relativitas. Menurutnya, semua hukum fisika berlaku bahkan pada objek yang merupakan kerangka acuan inersia (bergerak relatif satu sama lain dengan kecepatan tetap).
2. Prinsip kecepatan cahaya. Kecepatan cahaya sama untuk semua objek, dan tidak menjadi masalah seberapa cepat objek material bergerak relatif terhadap sumber cahaya.

Pencarian Ether dan data eksperimen

Pada akhir abad ke-19, para ilmuwan pada masa itu secara aktif mencari apa yang disebut eter - media di mana, menurut ide mereka, gelombang cahaya seharusnya merambat. Pada saat yang sama, analogi dengan gelombang suara dipertimbangkan, dan mereka membutuhkan media tertentu untuk propagasi.

Akibatnya, ada keyakinan bahwa kecepatan cahaya akan berubah bergantung pada kecepatan pengamat dalam hubungannya dengan eter.

Einstein, tidak seperti rekan-rekannya, memutuskan untuk mempercayai hasil eksperimen dan menolak teori eter sebagai tidak dapat dipertahankan, dan mengemukakan asumsinya berdasarkan yang diperoleh secara eksperimental data.

Dan dia menyimpulkan bahwa semua hukum fisika, seperti kecepatan cahaya, adalah konstan dan sama sekali tidak bergantung pada kecepatan pengamat itu sendiri.

Homogenitas ruang dan waktu

Jadi, menurut SRT, ada hubungan yang tidak bisa diubah antara ruang dan waktu. Kita semua tahu betul bahwa Semesta kita memiliki tiga dimensi spasial:

Atas dan bawah, kiri dan kanan, serta bolak-balik. Kepada trio yang tidak berubah ini, yang disebut dimensi waktu juga ditambahkan, dan sekarang keempat dimensi ini menjadi dasar dari kontinum ruang-waktu kita.

Jadi jika Anda bergerak dengan kecepatan tinggi, maka secara khusus pengamatan Anda tentang waktu dan ruang akan berbeda secara signifikan dari pengamatan pengamat lain yang bergerak dengan signifikan lebih sedikit kecepatan. Sulit, sekarang saya akan menjelaskannya dengan contoh sederhana.

Jadi, bayangkan dua pesawat luar angkasa. Yang satu adalah Anda dan Anda memegang penunjuk laser. Anda menyalakannya dan mengarahkannya ke sudut kanan pada cermin yang terletak di langit-langit, dan melihat bagaimana itu (sinar laser), yang dipantulkan secara vertikal ke bawah, jatuh ke lantai.

Sekarang bayangkan kapal Anda yang bergerak dengan kecepatan luar biasa setengah kecepatan cahaya. Jadi, menurut teori khusus Einstein, kecepatan ini sama sekali tidak terlihat oleh Anda.

Tetapi bagi pengamat pada pesawat ruang angkasa kedua, yang diam mengamati percobaan Anda dengan laser, mereka akan melihat gambaran yang sama sekali berbeda, yaitu:

Seorang pengamat luar akan melihat bahwa pancaran sinar yang Anda pancarkan akan bergerak secara diagonal menuju cermin (dan bukan di bawah secara langsung sudut seperti dalam kasus Anda), kemudian memantul dari permukaannya, juga secara diagonal pergi ke lantai dan jatuh dia.

Dengan kata lain, lintasan sinar laser akan berbeda untuk Anda dan pengamat luar. Artinya, waktu yang dibutuhkan balok untuk bergerak pada jarak yang berbeda juga akan berbeda.

Fenomena ini disebut sebagai pelebaran waktu, yaitu waktu di kapal luar angkasa Anda, yang bergerak dengan kecepatan tinggi, akan mengalir jauh lebih lambat daripada yang dialami para pengamat.

Eksperimen pemikiran ini menunjukkan bahwa ada hubungan yang tak terpisahkan antara ruang dan waktu. Koneksi ini dapat dilihat dengan jelas hanya jika menyangkut kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya.

Menggabungkan massa dan energi

Selain itu, ilmuwan hebat itu menurunkan rumus yang menurutnya massa dan energi memiliki hubungan yang tak terpisahkan:

Jadi, menurut teori fisikawan besar itu, ketika kecepatan suatu benda yang terbuat dari materi mendekati kecepatan cahaya, maka massanya bertambah. Dengan kata lain, semakin tinggi kecepatan suatu benda, semakin besar bobotnya, yang berarti semakin sulit untuk membubarkannya.

Jadi ketika suatu benda material mencapai kecepatan cahaya, maka massanya akan sama dengan tak terhingga.

Akibatnya, semakin berat benda, semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk mempercepatnya, dan jumlah energi yang tak terbatas diperlukan untuk mengakselerasi benda bermassa tak hingga.

Dari sini dapat disimpulkan bahwa untuk objek material, kecepatan cahaya pada prinsipnya tidak dapat dicapai.

Sebelum teori ini, tidak ada yang melihat hubungan yang jelas antara energi dan massa dan Einstein-lah yang membuktikannya hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan massa adalah bagian dari satu hukum umum massa-energi.

Apakah Anda menyukai bahannya? Kemudian kami suka, berlangganan dan berkomentar. Terima kasih telah membaca sampai akhir!