La physique classique est d'avis que tout observateur, quel que soit son emplacement, recevra les mêmes résultats dans ses mesures de temps et d'étendue. Le principe de relativité stipule que les observateurs peuvent obtenir des résultats différents, et de telles distorsions sont appelées "effets relativistes". A l'approche de la vitesse de la lumière, la physique newtonienne s'écarte.
Vitesse de la lumière
Le scientifique A. Michelson, qui a mesuré la vitesse de la lumière en 1881, s'est rendu compte que ces résultats ne dépendraient pas de la vitesse à laquelle la source de rayonnement se déplaçait. En collaboration avec E. V. Morley Michelson en 1887 a mené une autre expérience, après quoi il est devenu clair pour le monde entier: quelle que soit la direction dans laquelle la mesure est prise, la vitesse de la lumière est partout et toujours la même. Les résultats de ces études étaient contraires aux idées de la physique de l'époque, car si la lumière se déplace dans un certain milieu (l'éther) et que la planète se déplace dans le même milieu, les mesures dans différentes directions ne peuvent pas être les mêmes.
Plus tard, le mathématicien, physicien et astronome français Jules Henri Poincaré est devenu l'un des fondateurs de la théorie de la relativité. Il a développé la théorie de Lorentz, selon laquelle l'existantl'éther est immobile, donc la vitesse de la lumière par rapport à lui ne dépend pas de la vitesse de la source. Dans les référentiels mobiles, on effectue des transformations de Lorentz, et non des transformations galiléennes (les transformations galiléennes admises jusqu'alors en mécanique newtonienne). Désormais, les transformations galiléennes sont devenues un cas particulier des transformations de Lorentz, lors du passage à un autre référentiel inertiel à une vitesse faible (par rapport à la vitesse de la lumière).
Abolition de l'éther
L'effet relativiste de la contraction de la longueur, également appelée contraction de Lorentz, est que pour l'observateur, les objets se déplaçant par rapport à lui auront une longueur plus courte.
Albert Einstein a apporté une contribution significative à la théorie de la relativité. Il a complètement aboli un terme tel que "éther", qui jusque-là était présent dans le raisonnement et les calculs de tous les physiciens, et il a transféré tous les concepts des propriétés de l'espace et du temps à la cinématique.
Après la publication des travaux d'Einstein, Poincaré a non seulement cessé d'écrire des articles scientifiques sur ce sujet, mais n'a également mentionné le nom de son collègue dans aucun de ses travaux, à l'exception du seul cas de référence à la théorie de l'effet photoélectrique. Poincaré a continué à discuter des propriétés de l'éther, niant catégoriquement toute publication d'Einstein, bien qu'en même temps il ait traité le plus grand scientifique avec respect et lui ait même donné un brillant témoignage lorsque l'administration de l'École polytechnique supérieure de Zurich a voulu inviter Einstein devenir professeur à l'établissement d'enseignement.
Relativité
Même beaucoup de ceux qui sont complètement en désaccord avec la physique et les mathématiques, du moins en termes généraux, ce qu'est la théorie de la relativité, car c'est peut-être la plus célèbre des théories scientifiques. Ses postulats détruisent les idées ordinaires sur le temps et l'espace, et bien que tous les écoliers étudient la théorie de la relativité, il ne suffit pas d'en connaître les formules pour la comprendre dans son intégralité.
L'effet de la dilatation du temps a été testé dans une expérience avec un avion supersonique. Les horloges atomiques exactes à bord ont commencé à prendre du retard d'une fraction de seconde après son retour. S'il y a deux observateurs, dont l'un est immobile et que le second se déplace à une certaine vitesse par rapport au premier, le temps pour l'observateur immobile ira plus vite, et pour l'objet en mouvement, la minute durera un peu plus long. Cependant, si l'observateur en mouvement décide de revenir en arrière et de vérifier l'heure, il s'avérera que sa montre affiche un peu moins que la première. C'est-à-dire qu'ayant parcouru une distance beaucoup plus grande à l'échelle de l'espace, il a "vécu" moins de temps en se déplaçant.
Effets relativistes dans la vie
Beaucoup pensent que les effets relativistes ne peuvent être observés que lorsque la vitesse de la lumière est atteinte ou s'en approche, et c'est vrai, mais vous pouvez les observer non seulement en dispersant votre vaisseau spatial. Sur les pages de la revue scientifique Physical Review Letters, vous pouvez lire sur les travaux théoriques du suédoisscientifiques. Ils ont écrit que les effets relativistes sont présents même dans une simple batterie de voiture. Le processus est possible grâce au mouvement rapide des électrons des atomes de plomb (en passant, ils sont à l'origine de la majeure partie de la tension aux bornes). Cela explique également pourquoi, malgré les similitudes entre le plomb et l'étain, les batteries à base d'étain ne fonctionnent pas.
Métaux fantaisie
La vitesse de rotation des électrons dans les atomes est assez faible, donc la théorie de la relativité ne fonctionne tout simplement pas, mais il y a quelques exceptions. Si vous vous déplacez de plus en plus le long du tableau périodique, il devient clair qu'il contient pas mal d'éléments plus lourds que le plomb. Une grande masse de noyaux est équilibrée en augmentant la vitesse des électrons, et elle peut même s'approcher de la vitesse de la lumière.
Si nous considérons cet aspect du côté de la théorie de la relativité, il devient clair que les électrons dans ce cas doivent avoir une masse énorme. C'est le seul moyen de préserver le moment cinétique, mais l'orbitale se rétrécira le long du rayon, et cela s'observe en effet dans les atomes de métaux lourds, mais les orbitales des électrons "lents" ne changent pas. Cet effet relativiste est observé dans les atomes de certains métaux dans les orbitales s, qui ont une forme régulière à symétrie sphérique. On pense que c'est en raison de la théorie de la relativité que le mercure a un état liquide d'agrégation à température ambiante.
Voyage spatial
Les objets dans l'espace sont les uns des autressur de grandes distances, et même en se déplaçant à la vitesse de la lumière, il faudra beaucoup de temps pour les surmonter. Par exemple, pour atteindre Alpha du Centaure, l'étoile la plus proche de nous, un vaisseau spatial à la vitesse de la lumière mettra quatre ans, et pour atteindre notre galaxie voisine, le Grand Nuage de Magellan, il faudra 160 000 ans.
Il est toujours possible de voler vers Alpha du Centaure et retour, car cela ne prendra que huit ans, et pour les habitants du navire, qui ressentent l'effet de la dilatation du temps, cette période sera bien moindre, mais sur De retour d'un voyage dans une galaxie voisine, les astronautes découvriront que dans leur pays natal, trois cent vingt mille ans se sont écoulés sur la planète et que la civilisation humaine a peut-être cessé d'exister depuis longtemps. Ainsi, les effets relativistes permettent aux gens de voyager dans le temps. Ceci est considéré comme l'un des principaux problèmes de l'exploration spatiale, car à quoi bon conquérir l'espace extra-atmosphérique s'il n'y a aucun moyen de revenir ?
Autres activités
En plus de la fameuse dilatation du temps, il y a aussi l'effet Doppler relativiste, selon lequel, si la source des ondes se met en mouvement, alors les ondes se propageant vers ce mouvement seront perçues par l'observateur comme "comprimées", et vers la suppression de la longueur d'onde sera augmentée.
Ce phénomène est typique de toutes les ondes, il peut donc être observé dans l'exemple du son dans la vie quotidienne. La réduction d'une onde sonore est perçue par l'oreille humaine comme une augmentation du son. Alors,lorsque le signal d'un train ou d'une voiture est entendu de loin, il est plus bas, et si le train passe à côté de l'observateur, tout en faisant un bruit, alors sa hauteur sera plus élevée au moment de l'approche, mais dès que les objets s'égaliseront et le train commence à s'éloigner, le ton deviendra brusquement plus bas et continuera plus loin sur des notes plus basses.
Ces effets relativistes sont dus à l'analogie classique du changement de fréquence lorsque le récepteur et la source bougent, ainsi qu'à la dilatation temporelle relativiste.
À propos du magnétisme
Entre autres choses, les physiciens modernes discutent de plus en plus du champ magnétique comme d'un effet relativiste. Selon cette interprétation, le champ magnétique n'est pas une entité matérielle physique indépendante, ce n'est même pas une des manifestations du champ électromagnétique. Le champ magnétique du point de vue de la théorie de la relativité n'est qu'un processus qui se produit dans l'espace autour de charges ponctuelles en raison du transfert d'un champ électrique.
Les partisans de cette théorie pensent que si C (la vitesse de la lumière dans le vide) était infinie, alors la propagation des interactions en vitesse serait également illimitée, et par conséquent, aucune manifestation de magnétisme ne pourrait survenir.
