Vybrané kapitoly z teorií relativity - ukázka Vybrané kapitoly z teorií relativity - ukázka

Kurz vybrané kapitoly z teorií relativity je stejně jako ostatní kurzy Talnetu rozdělen do dvou výukových bloků po šesti lekcích – podzimního a jarního.

Možná znáte pojmy dilatace času nebo kontrakce délek… Chcete se o nich dozvědět víc? Už jste slyšeli o paradoxu dvojčat? Víte, jak se teorie relativity projevují v našem každodenním životě? Co všechno je relativní – a co není, tedy co zůstává absolutní? Má smysl nadsvětelná rychlost? Kde se vzalo E=mc2 ?

Napadly vás někdy tyto otázky? Zajímají vás odpovědi na ně? Pokud ano, tak jste tady správně!


Obr. 1 – Pohyb rovnoměrný přímočarý (aspoň chvilku)

V kurzu Vybrané kapitoly z teorií relativity si vysvětlíme základní pojmy a představy z teorie relativity. Ujasníme si zejména:

  • Co je v ní úplně jinak než v klasické fyzice?
  • Co je v ní úplně stejně jako v klasické fyzice?

Lekce prvního bloku pokládají základy speciální teorie relativity (STR):
Dozvíte se, jak si lidé v 19. století představovali, že se šíří světlo, jak chtěli změřit pohyb Země (vůči éteru a co to ten éter měl být). Víte, jak americký fyzik Michelson tenhle pokus geniálně naplánoval a provedl a co dostal za výsledek? A proč ten výsledek naboural klasické představy o prostoru a čase?


Obr. 2 – Zakřivení prostoru
Obr. 3 – Barva modrého světla pozorovaná v různých směrech (zdroj letí zleva doprava)

[nahoru]

Uvidíte, jak výsledek Michelsonova pokusu vysvětlil Albert Einstein, dozvíte se dva základní principy speciální teorie relativity (speciální princip relativity a princip konstantní rychlosti světla) a jak z nich jednoduše odvodit některé důsledky – i když vám asi ze začátku ty důsledky budou připadat divné a proti „zdravému rozumu".

Naučíte se, jak se v STR přepočítávají prostorové a časové souřadnice mezi inerciálními systémy, a seznámíme se s některými vlastnostmi této transformace (Lorentzovy).

S tak dobrým nástrojem, jako je Lorentzova transformace, nejen snadno odvodíme kontrakci délek i dilataci času. Víte, že kdyby se vzájemně pohybovaly dvě rakety, z každé naměří, že ta druhá je zkrácená? A že to není nic proti logice?

Odvodíme si, jak skládat rychlosti nejen v jednom směru, ale i v kolmých směrech, a podíváme se, jaké to má důsledky. Například hvězdnou oblohu bychom z rychle letící rakety viděli zcela jinak… A víte, že rychlost světla ve vodě jde skládat s rychlostí vody tekoucí trubkou – ale ne jen tak jednoduše sečtením?

Podíváme se blíže na paradoxy. Nepůjde jen o známý a proslavený paradox dvojčat, ale poznáme i nějaké další…

Samozřejmě, vše to bude hlavně teorie, myšlenkové pokusy a trocha matematiky. Pokusy prověřující teorii relativity si doma na kuchyňském stole či v garáži neuděláte… Ale ukážeme, jakými experimenty je STR ověřena a jak přesně ty experimenty vycházejí.

V lekcích druhého bloku si relativistické jevy ukážeme názorněji
 – jednak geometricky, jednak užitím komplexních čísel v Minkowskiho prostoru. Mezitím si dokážeme, že zabudovat konstantní rychlost světla anebo Maxwellovy rovnice pro elektromagnetismus do mechaniky opravdu jinak nejde. Abychom však mohli uvést nejzákladnější věci z obecné teorie relativity (OTR), musíme si připravit některé nové pojmy, konkrétně tenzory. Na úplné odvození OTR bychom potřebovali však času mnohem víc, než má kurz k dispozici. Uvedeme proto základní rovnice OTR jen tak, bez odvození – úplnou rovnici gravitace i její linearizovaný tvar.

Víte ale, že se teorie realtivity projevují v našem každodenním životě? Prozradíme, že to je například u těch z vás, kdo používáte navigační systém GPS…


Obr. 4 – GPS globálně (Zdroj: http://gps.beril.cz/…ty-beril.jpg)
Obr. 5 – GPS v detailu
Obr. 6 – GPS v praxi :-)

[nahoru]

Komentáře (pro přihlášené)