Görelilik teorisi neden bu kadar inanılmaz | Wang Mu-mutu bilim hakkında konuşuyor
Bu makale herkese açık hesaptandır " Bilimi eve götür "Sağlamak
Çocuklara en iyi fen eğitimini verin
Ses nerede? Ses burada.
Bugün Wang Mu-mutou'nun bilim konusundaki 23. programı.
Pekin Üniversitesi'nden Kardeş Mu Mu Kendisi bilimi eve getiren ünlü sunucu, çocuklara ilginç bilimler anlatmakta en iyisidir.
dinleyerek
Görmek için kullanın
biliyor musun? Özel görelilik teorisi ilk ortaya atıldığında, genel hız hesaplama yöntemlerimiz ve alışkanlıklarımız nedeniyle büyük ölçüde inanmak zordu.
Zaman, sıcaklık, hız, mesafe, boyut ve uzunluk gibi bunların hepsi fiziksel büyüklüklerdir. Fiziksel bir niceliğin boyutunu elde etmenin iki yolu vardır: Biri onu zaman için bir saat, sıcaklık için bir termometre ve uzunluk için bir cetvel gibi bir araçla doğrudan ölçmektir. Ve doğrudan ölçülemeyen ve ancak hesaplamadan sonra bilinebilen başka bir fiziksel nicelik vardır. Hız en tipik olanıdır. Bir şeyin hızını doğrudan bilemeyiz. Onun hareket ettiği mesafeyi ve aldığı zamanı bilmeli ve sonra onu hesaplamak için bölmeyi kullanmalıyız.
Yarış gibi en basit örneği ele alalım. Koşun, 100 metre koşun, hazırlıklara başlayın, başlangıç silahı ateşlendiği anda koşmaya başlayın ve aynı zamanda zamanlamayı başlatın. Sona ulaştığınızda, zamanlamayı durdurun. Sonunda, bu kişinin koşma hızı, mesafenin 1 saniyede koşmak için geçen süreye bölünmesiyle elde edilir.
Bir düşünün, gerçekten böyle mi? Hesaplama yapmadan saat veya cetvel gibi bir şeyin hızını bilmenin gerçekten bir yolu yok mu? Belki de onu zihninizde dikkatlice aradınız ve gerçekten bir karşı örnek, yani bir arabanın hızölçeri bulmanızı sağladı. Otomobillerde, direksiyon simidinin önünde mevcut araç hızını gösteren bir kadran var. Hesaplamaya ihtiyacı yok gibi görünüyor, ancak bir saat gibi, hızı bilmek için sadece yukarıdaki sayıyı okumanız gerekiyor.
Aslında hesaplamaya gerek olmadığı için araba hesaplamayı çok kısa sürede otomatik olarak tamamlıyor. Basitçe söylemek gerekirse, aracın viteslerinin kısa bir süre içinde kaç kez döndüğünü ve bir dönüşte arabanın hareket ettiği mesafeyi bilmek de kolay. Böylelikle arabanın bu süre boyunca kat ettiği mesafeyi, yani dönüş sayısının bir kez kat ettiği mesafeyle çarpılarak hesaplanması ve daha sonra bu kısa zaman dilimine bölünmesiyle aracın hızı bilinmesi çok uygundur. Son olarak, bu değer kontrol panelinde görüntülenir.
Gördüğünüz gibi, bir hız bilmek istiyorsak, bir mesafe ve bir süre bilmeliyiz. Bu nedenle hız biriminin tamamı metre / saniye veya kilometre / saattir, bir mesafe birimi ve bir zaman birimi kombinasyonu. Tam olarak çünkü hız her zaman bilmek için hesaplama gerektirir.
Zaman ve mesafe gerçekte ölçülür Hesaplanan sonuçlarla karşılaştırıldığında, gerçek ölçülen mesafe ve zaman değerleri doğru ve inanılırdır. Başka bir deyişle, insanlar her zaman zamanı ve mesafeyi belirleyen ters hızdan ziyade zamanın ve mesafenin hızı belirlediğini düşünürler. Peki ya görelilik? Aksine, önce ışık hızının sabit olduğu tespit edilir, ardından zaman ve mesafeyi hesaplamak için geri itilir.
Böyle hissettiriyor. Hepimiz hava sıcaklığı ve dondurma satışlarının yüksek oranda ilişkili olduğunu biliyoruz. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa o kadar çok dondurma satılır.Sıcaklık dondurma satışlarını belirler. Bu, insanların genellikle zamanın ve hareket mesafesinin hızı belirlediğine inandıkları şeye eşdeğerdir.Süre ne kadar kısa olursa, hareket mesafesi ne kadar uzunsa, hız o kadar hızlı olur.
Ancak görelilik teorisi tam tersidir: Hız, zamanı ve mesafeyi belirler. Çoğu insan için bu çok kabul edilemez Zor olan, insanları dondurma satışlarının havayı ve sıcaklığı belirleyeceğine ikna etmekten daha az değildir. Dondurma satışlarını artırarak sıcaklık ve sıcaklığın artırılabilmesi kadar inanılmaz.
Bu kadar çok şey söyledim, anlamak hala zor. Hadi bir kelime problemi yapalım, herkes nerede tuhaf hissettiğini görsün.
Okulda birçok kelime problemi yapmalıydın. Bu sefer konumuz özellikle zor değil. Sadece konuyu açıklamak için zaman ayırmamız gerekiyor. Bu, Einstein'ın özel görelilik teorisini açıklamak için kullandığı bir konuydu.
Yere düz bir ayna koyun, aynanın üzerine bir ışık tutarsanız, ışık geri yansır ve hemen aynanın yüzü aşağı bakacak şekilde başka bir ayna kullanın. İki ayna arasına bir ışık hapsolacak mı? Zıplayan bir top gibi zıplıyor.
Ben de burada hatırlatıyorum Yukarıdakileri dinledikten sonra ışığı tuzağa düşürmenin eğlenceli olduğunu düşünüyorsunuz, böylece denemek için bir ayna elde ediyorsunuz. O zaman ışığı hapsedemeyeceğinizi göreceksiniz. Bunun nedeni aynanın sonuçta çok temiz olmaması, ortadaki havanın da toz içermesi ve ışığın kendisi de ayrılması, böylece ışığın birkaç ileri geri kaybolmasıdır. Işık hızı o kadar hızlı ki, bunları ileri geri hissedemiyoruz. Yani istediğiniz kadar deneyebilirsiniz ama sonuç olmayabilir. Ancak, ışığın dağılmayacağını varsayabiliriz ve nasıl olacağını hayal etmek için hayal gücümüzü kullanabiliriz.
Tamam, hayal ettin mi? Sorun olmamalı. Öyleyse şimdi aynanın ve yanında gördüğünüz aynanın yerde durduğunu ve şimdi siz ve aynalar bir trene bindirildiğini hayal etmeye devam edelim. Tren başladıktan sonra trende duruyorsunuz ve ışığın aynalar arasında sıçramasını seyrediyorsunuz, yerde gördüğünüzle aynı olmalı, doğru. Çünkü siz, ayna ve ışık trenle birlikte hareket edecek, hepsi hareket edecek, böylece onu hissedemezsiniz.
Tamam, düşünmeye devam edelim. Hala trenin üzerinde duruyorsunuz, ışığın zıplamasını seyrediyorsunuz ama bu sefer trenin dışında olacaksınız.Paryonun kenarında duran bir kişi var.Bu kişi trenle hareket etmiyor.Sonra gördüğü ışığı hayal edebilirsiniz. Etrafta zıplamak nasıl görünürdü? Aşağıda bir resmim var Kesik bir çizgiden çıkıp resimdeki kırmızı çizgiyle aynı mı olacak? Haritadaki yeşil çizgi, trende geçen ışığın gördüğünüz rotadır.
Tamam, şimdi bu noktada problemsiz her şey çok normal. Ve bizim normal anlayışımıza göre, hem trendeki siz hem de yerde duran kişi aynı ışığa bakıyor ve aynı eylemi yapıyor, yani iki ayna arasında zıplamak, yani bu Zaman aynı olmalı. Ama bir şeyi gözden kaçırıp atlamadığınızı görmek için dikkatlice düşünün.
Özel görelilik teorisinin ışık hızının sabit olduğunu kabul ettiğini biliyoruz, değil mi? Öyleyse şimdi bir kelime problemi yapmalıyız.Gözlem rotanızı, yeşil yolu veya başka bir kişinin gözlem rotasını, kırmızı yolu takip edin, ışık hızı olmalıdır. Öyleyse, yeşil yolda gidiş dönüş yürümek ne kadar sürer ve kırmızı yolda gidiş-dönüş bir yolculuk ne kadar sürer?
Bu kelime problemi nasıl yapılır? Hızını, ışığın hızını ve mesafesini de biliyoruz.Yeşil çizginin tam uzunluğunu ve kırmızı çizginin uzunluğunu bilmesek de, kırmızı çizginin yeşil çizgiden daha uzun olduğunu kesinlikle biliyoruz. Hız formülümüze göre hesaplayın, rota ne kadar uzunsa, o kadar çok zaman alır mı, yani ışığın yeşil çizgiyi geçme süresi kırmızı çizgiden daha kısa mıdır?
Burada herhangi bir sorun buldunuz mu? Normal düşüncemize göre hem trendeki siz hem de trenin dışındaki kişi aynı ışığı ve aynı davranışı görür. Ama sonuç? Işık hızı değişmediği için bir çelişki hesaplanır. Aynı ışık, aynı davranış, ışığı kısa bir süre görüyorsunuz, ancak trenin dışında duran insanlar onu uzun süre görüyor.
Einstein'ın örneği yalnızca uygulamalı problemleri çözme yöntemi ile çözülebilecek olsa da, birçok insan hala inanmakta güçlük çekiyor. Bu duygu, birisinin size durum ne olursa olsun, dondurma satışlarını artırmanın bir yolunu bulduğunuz sürece, kesinlikle havanın ve sıcaklığın, zamanın hızı belirlediği kadar inanılmaz bir şekilde yükseleceğini söylemesi gibidir.
Tabii ki bu sadece bir duygu, ama Einstein'ın önerdiği örnek tamam gibi görünüyor.Her şey matematiksel ilkelere uygun, ama her zaman bir şeyler yanlış olduğunu hissediyorum. Durum nedir? Belki düşündükten sonra düşünürsünüz ... Sonuçta bu örnekte sadece ileri geri sıçrayan ışık var ama zamanı değişti, bu dünyadaki tüm saatlerin yavaşladığı anlamına mı geliyor? Öyleyse, zamanı ölçmek için hangi yöntem kullanılırsa kullanılsın, özel görelilik teorisinin doğru olduğunu söyleyebilmemiz için nihai sonucun zamanın yavaşladığından emin olmalıyız. Olabilir mi?
Sanırım kendiniz deneyebilir ve çözüp çözemeyeceğinizi görebilirsiniz. Size bir hatırlatma verebilirim, herkesin düşünmesi gerekir. Saati kaydedebilen herhangi bir şey, ister saat ister başka bir şey olsun, sporla ilgili mi? Sporla ilgili olduğu sürece Einstein örneği uygulanarak da çözülebilir. Peki, saat egzersizle zamanlanmış mı? Kum saati nerede? Zamanlama hakkında bir şey biliyor musun? Zamanlama problemini çözmek için egzersiz de kullanıyorlar mı? Herkes beynini kullansın.
"Wang Mu-mutu Bilim Hakkında Konuşmalar" ın zaman makinesi
Bağımlılık yapmaz, lütfen dürt
Bir zamanlar kola içmek patlayacağı için patlayan şeker yasaklandı mı? | Soğuk şeker bilgisi
Bilimi eve götür ID: getiriyorciencehome
Çocuklara en iyi fen eğitimini verin
Yeniden yazdırmak için lütfen kids@huanqiukexue.com ile iletişime geçin
Bizi takip etmek için QR koduna uzun basın
