W jaki sposób Albert Einstein opracował teorię względności?

[waj...@aol.com]

Jak Albert Einstein wpadł na pomysł specjalnej teorii względności?

Dale Gray, PhD Physics, University of North Texas (1982)
Zaktualizowano 23 lutego · Wyróżnione na Twitterze Quora · Wzniesione przez
Richarda Mullera, Prof Physics, UCBerkeley, autora "Now-The Physics of Time"
(2016)

Zacznijmy od słów Einsteina w jego Autobiograficznych notatkach w
książce "Albert Einstein Philosopher Scientist".
Einstein mówi, ze już w wieku 16 lat natrafił na paradoks, który opisuje
następująco:
"Jeśli ścigam wiązkę światła z prędkością c (prędkość światła w próżni),
powinienem obserwować taką wiązkę światła, jak pole elektromagnetyczne w
spoczynku, choć przestrzennie oscylujące. Wydaje się jednak, że nie ma czegoś
takiego ani na podstawie doświadczenia, ani według równań Maxwella. Od samego
początku wydawało mi się intuicyjnie jasne, że sądząc z punktu widzenia
takiego obserwatora, wszystko musiało się odbyć zgodnie z tymi samymi prawami,
co dla obserwatora, który w stosunku do ziemi odpoczywał. W jaki sposób
pierwszy obserwator powinien wiedzieć lub być w stanie stwierdzić, że jest w
stanie szybkiego jednolitego ruchu? Widzi się w tym paradoksie, że zalążek
specjalnej teorii względności jest już zawarty".
Aby zobaczyć, co Einstein rozumiał przez taką nieruchomą wiązkę światła, która
narusza równania Maxwella, rozważmy stacjonarną falę (widzianą przez szybkiego
obserwatora Einsteina), z polem elektrycznym

(mi...i nieczytelne wzory pomijam) T.

Dziesięć lat później Einstein opublikował artykuł "O elektrodynamice ruchomych
ciał" (tłumaczenie na język angielski), który rozwiązał paradoks 16-letniego
Einsteina, tworząc Specjalną Teorię Względności. Zgodnie ze Szczególną
Względnością, równania Maxwella utrzymują się. niezmieniony w każdej
bezwładnościowej ramie odniesienia (tak jak wszystkie prawa natury) i dlatego,
ponieważ równania Maxwella przewidują, że prędkość światła w próżni jest
zawsze w takiej ramie, szybki obserwator Einsteina nie może istnieć.

Jednym z rezultatów Szczególnej Względności jest to, że zakłócenia nie mogą być
natychmiast przesyłane z jednego miejsca do drugiego, tj. tworzone tutaj i
odczuwalne jednocześnie. Jednak grawitacja newtonowska miała właśnie to robić.
Według Newtona, gdybyśmy mogli poruszyć Ziemię, efekt na Księżycu nastąpiłby
natychmiast. Dla Einsteina było jasne, że prawo grawitacji Newtona jest
niezgodne ze specjalną teorią względności. Einstein zaczął więc poszukiwać
teorii grawitacji, która byłaby zgodna ze Szczególną Względnością.

Poszukiwanie teorii grawitacji przez Einsteina w celu zastąpienia teorii
Newtona wiązało się z wieloma błędnymi ścieżkami przez okres dziesięciu lat,
zanim rozwinął Ogólną Teorię Względności. Przyjaciel matematyki i były kolega
z klasy, Marcel Grossmann, przekonał Einsteina, że ​​musi nauczyć się geometrii
Riemanna i analizy tensorowej. W tamtym czasie nazywano go absolutnym
rachunkiem różniczkowym, ponieważ przedmiot miał taką samą matematyczną postać
we wszystkich układach współrzędnych.

Einstein wierzył w zasadę kowariancji ogólnej, że powinno być możliwe
zapisywanie praw fizyki w tej samej formie we wszystkich układach
współrzędnych, nawet przy przyspieszaniu lub obracaniu współrzędnych. Dlatego
analiza tensorowa dostarczyła właśnie matematyki potrzebnej do uzyskania
niezmienności form fizycznych praw.
Inną zasadą, którą Einstein wykorzystał do opracowania Ogólnej Teorii, jest
zasada równoważności. Zasada ta stanowi, że jednolite pole grawitacyjne jest
równoważne z równomiernie przyspieszającym układem odniesienia. Innym sposobem
sformułowania zasady równoważności jest to, że swobodnie opadająca,
nieobrotowa rama odniesienia jest równoważna ramie inercjalnej, tj. ramie,
w której nie ma pola grawitacyjnego.

Jest pewna historia, z pewnością mit, że po zobaczeniu, jak malarz spada z
rusztowania, Einstein rzucił się i zapytał malarza, czy poczuł siłę grawitacji
podczas upadku!

Jak się okazało, nowa Teoria Grawitacji Einsteina miała znacznie większy zakres
niż Względność Szczególna, w tym druga jako szczególny przypadek, a także jako
lokalne przybliżenie. Szczególnym przypadkiem nie jest grawitacja, która
jest "płaską" czasoprzestrzenią. Sens, w którym Ogólna Względność uwzględnia
Szczególną Względność jako lokalne przybliżenie, polegajace na tym, że w małym
obszarze czasoprzestrzeni można wybrać współrzędne, które beda zbliżone do
inercjalnego układu odniesienia. koniec odpowiedzi.

Moje trzy centy.
Jaki to pan Einstein madry był. Newton zanim wynalazł swoja teorie grawitacji
znalazł pod jablonka jabłko. Pan Einstein zas "rzucil się" i zapytal malarza,
który spadl z rusztowania, czy podczas upadku poczul sile grawitacji. Ale
już nie pisza, czy ten malarz był jeszcze w stanie mu cos odpowiedzieć.

Ale dzieki temu mamy nowa, Ogolna, Generalna Teorie a jeszcze dzięki koledze
Grossmanowi, i analizie tensorowej Riemanna, ta teoria stala sie niezmiennicza
i działa w każdej ramie odniesienia. I w dodatku w układach, ktore się kreca.
a nawet zapewene koziolkuja. A nie tylko w jakiejś plaskiej i ograniczonej Newtonowskiej ramce, w której wszelkie zakłócenia przemieszczaly się i odbywaly rownoczesnie, jak to było w tej drobnomieszczańskiej, ulomnej i godnej pogardy
teorii.

Pozdr
Tornad

[Krzysztof]

Po prostu, nie rozumiał dynamiki - nawet obserwator zdarzenia lub zjawiska
potrzebuje czasu obserwacji, a rozprzestrzenianie się deformacji, zakłócenia,
jak zwał tak zwał, ogólnie efektu działania siły jest czymś innym, niż
jej działanie i czas tego działania. Działanie siły może być krótkotrwałe,
a efekt długotrwały.
Pzdr.
K.