1905 में, अल्बर्ट आइंस्टीन ने सापेक्षता के अपने सिद्धांत को प्रकाशित किया, जिसने हमारे आसपास की दुनिया के बारे में विज्ञान की समझ को कुछ हद तक बदल दिया। उनकी मान्यताओं के आधार पर, सापेक्षतावादी द्रव्यमान का सूत्र प्राप्त किया गया था।
विशेष सापेक्षता
पूरी बात यह है कि एक-दूसरे के सापेक्ष चलने वाली प्रणालियों में, कोई भी प्रक्रिया कुछ अलग तरीके से आगे बढ़ती है। विशेष रूप से, यह व्यक्त किया जाता है, उदाहरण के लिए, गति में वृद्धि के साथ द्रव्यमान में वृद्धि में। यदि सिस्टम की गति प्रकाश की गति (υ << c=3 108) से बहुत कम है, तो ये परिवर्तन व्यावहारिक रूप से ध्यान देने योग्य नहीं होंगे, क्योंकि वे शून्य हो जाएंगे। हालांकि, अगर गति की गति प्रकाश की गति के करीब है (उदाहरण के लिए, इसके दसवें हिस्से के बराबर), तो शरीर द्रव्यमान, इसकी लंबाई और किसी भी प्रक्रिया का समय जैसे संकेतक बदल जाएंगे। निम्नलिखित फ़ार्मुलों का उपयोग करके, इन मानों को एक चलती संदर्भ फ्रेम में गणना करना संभव है, जिसमें एक सापेक्षतावादी कण का द्रव्यमान भी शामिल है।
यहाँ l0, m0 और t0 - शरीर की लंबाई, इसका द्रव्यमान और एक स्थिर प्रणाली में प्रक्रिया समय, और υ वस्तु की गति है।
आइंस्टाइन के सिद्धांत के अनुसार कोई भी पिंड प्रकाश की गति से तेज गति नहीं कर सकता।
रेस्ट मास
एक सापेक्षतावादी कण के बाकी द्रव्यमान का प्रश्न सापेक्षता के सिद्धांत में ठीक उठता है, जब किसी पिंड या कण का द्रव्यमान गति के आधार पर बदलना शुरू हो जाता है। तदनुसार, शेष द्रव्यमान पिंड का द्रव्यमान है, जो माप के क्षण में आराम (गति के अभाव में) पर होता है, अर्थात इसकी गति शून्य होती है।
किसी पिंड का आपेक्षिक द्रव्यमान गति का वर्णन करने वाले मुख्य मापदंडों में से एक है।
अनुरूपता सिद्धांत
आइंस्टाइन के सापेक्षता के सिद्धांत के आगमन के बाद, कई शताब्दियों तक इस्तेमाल किए गए न्यूटनियन यांत्रिकी के कुछ संशोधन की आवश्यकता थी, जिसका उपयोग अब प्रकाश की गति की तुलना में गति से चलने वाली संदर्भ प्रणालियों पर विचार करते समय नहीं किया जा सकता था। इसलिए, लोरेंत्ज़ परिवर्तनों का उपयोग करके गतिशीलता के सभी समीकरणों को बदलना आवश्यक था - संदर्भ के जड़त्वीय फ्रेम के बीच संक्रमण के दौरान एक शरीर या बिंदु और प्रक्रिया के समय के निर्देशांक में परिवर्तन। इन परिवर्तनों का विवरण इस तथ्य पर आधारित है कि संदर्भ के प्रत्येक जड़त्वीय ढांचे में सभी भौतिक नियम समान रूप से और समान रूप से कार्य करते हैं। इस प्रकार, प्रकृति के नियम किसी भी तरह से संदर्भ के फ्रेम की पसंद पर निर्भर नहीं हैं।
लोरेंत्ज़ परिवर्तनों से, सापेक्षतावादी यांत्रिकी का मुख्य गुणांक व्यक्त किया जाता है, जिसे ऊपर वर्णित किया गया है और इसे α अक्षर कहा जाता है।
संवाद सिद्धांत अपने आप में काफी सरल है - यह कहता है कि किसी विशेष मामले में कोई भी नया सिद्धांत वही परिणाम देगा जोपिछला। विशेष रूप से, आपेक्षिक यांत्रिकी में, यह इस तथ्य से परिलक्षित होता है कि प्रकाश की गति से बहुत कम गति पर शास्त्रीय यांत्रिकी के नियमों का उपयोग किया जाता है।
सापेक्ष कण
सापेक्ष कण एक ऐसा कण है जो प्रकाश की गति के बराबर गति से चलता है। उनकी गति का वर्णन सापेक्षता के विशेष सिद्धांत द्वारा किया गया है। कणों का एक समूह भी है जिसका अस्तित्व केवल प्रकाश की गति से चलने पर ही संभव है - इन्हें बिना द्रव्यमान या केवल द्रव्यमान रहित कण कहा जाता है, क्योंकि आराम से उनका द्रव्यमान शून्य होता है, इसलिए ये अद्वितीय कण होते हैं जिनका गैर में कोई समान विकल्प नहीं होता है -सापेक्ष, शास्त्रीय यांत्रिकी।
अर्थात एक सापेक्षिक कण का शेष द्रव्यमान शून्य हो सकता है।
एक कण को आपेक्षिक कहा जा सकता है यदि उसकी गतिज ऊर्जा की तुलना निम्न सूत्र द्वारा व्यक्त ऊर्जा से की जा सकती है।
यह सूत्र आवश्यक गति की स्थिति निर्धारित करता है।
किसी कण की ऊर्जा उसकी शेष ऊर्जा से भी अधिक हो सकती है - इन्हें अतिसापेक्षवादी कहा जाता है।
ऐसे कणों की गति का वर्णन करने के लिए, सामान्य स्थिति में क्वांटम यांत्रिकी और अधिक व्यापक विवरण के लिए क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत का उपयोग किया जाता है।
उपस्थिति
समान कण (सापेक्ष और अतिसापेक्ष दोनों) अपने प्राकृतिक रूप में केवल ब्रह्मांडीय विकिरण में मौजूद होते हैं, अर्थात विकिरण जिसका स्रोत पृथ्वी के बाहर है, एक विद्युत चुम्बकीय प्रकृति का है। वे कृत्रिम रूप से मनुष्य द्वारा बनाए गए हैं।विशेष त्वरक में - उनकी मदद से कई दर्जन प्रकार के कण पाए गए, और यह सूची लगातार अपडेट की जाती है। ऐसी सुविधा है, उदाहरण के लिए, स्विट्जरलैंड में स्थित लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर।
-क्षय के दौरान दिखाई देने वाले इलेक्ट्रॉन भी कभी-कभी उन्हें सापेक्षतावादी के रूप में वर्गीकृत करने के लिए पर्याप्त गति तक पहुंच सकते हैं। एक इलेक्ट्रॉन के सापेक्ष द्रव्यमान को भी संकेतित सूत्रों का उपयोग करके पाया जा सकता है।
द्रव्यमान की अवधारणा
न्यूटोनियन यांत्रिकी में द्रव्यमान में कई अनिवार्य गुण होते हैं:
- पिंडों का गुरुत्वाकर्षण आकर्षण उनके द्रव्यमान से उत्पन्न होता है, अर्थात यह सीधे इस पर निर्भर करता है।
- शरीर का द्रव्यमान संदर्भ प्रणाली की पसंद पर निर्भर नहीं करता है और बदलने पर नहीं बदलता है।
- किसी पिंड की जड़ता को उसके द्रव्यमान से मापा जाता है।
- यदि शरीर ऐसी प्रणाली में है जिसमें कोई प्रक्रिया नहीं होती है और जो बंद है, तो इसका द्रव्यमान व्यावहारिक रूप से नहीं बदलेगा (प्रसार हस्तांतरण को छोड़कर, जो ठोस पदार्थों के लिए बहुत धीमा है)।
- एक यौगिक शरीर का द्रव्यमान उसके अलग-अलग हिस्सों के द्रव्यमान से बना होता है।
सापेक्षता के सिद्धांत
गैलीलियन सापेक्षता का सिद्धांत।
यह सिद्धांत गैर-सापेक्ष यांत्रिकी के लिए तैयार किया गया था और इस प्रकार व्यक्त किया गया है: चाहे सिस्टम आराम पर हों या वे कोई गति करते हों, उनमें सभी प्रक्रियाएं उसी तरह आगे बढ़ती हैं।
आइंस्टीन का सापेक्षता का सिद्धांत।
यह सिद्धांत दो अभिधारणाओं पर आधारित है:
- गैलीलियो का सापेक्षता का सिद्धांतइस मामले में भी प्रयोग किया जाता है। यानी किसी भी CO में बिल्कुल प्रकृति के सभी नियम एक ही तरह से काम करते हैं।
- प्रकाश की गति हमेशा और सभी संदर्भ प्रणालियों में समान होती है, चाहे प्रकाश स्रोत और स्क्रीन (प्रकाश रिसीवर) की गति कुछ भी हो। इस तथ्य को साबित करने के लिए कई प्रयोग किए गए, जिन्होंने शुरुआती अनुमान की पूरी तरह पुष्टि की।
सापेक्ष और न्यूटोनियन यांत्रिकी में द्रव्यमान
न्यूटोनियन यांत्रिकी के विपरीत, सापेक्षतावादी सिद्धांत में, द्रव्यमान सामग्री की मात्रा का माप नहीं हो सकता है। हां, और सापेक्षतावादी द्रव्यमान को कुछ और व्यापक तरीके से परिभाषित किया गया है, उदाहरण के लिए, बिना द्रव्यमान के कणों के अस्तित्व की व्याख्या करना संभव है। सापेक्षतावादी यांत्रिकी में, द्रव्यमान के बजाय ऊर्जा पर विशेष ध्यान दिया जाता है - अर्थात, किसी भी पिंड या प्राथमिक कण को निर्धारित करने वाला मुख्य कारक उसकी ऊर्जा या गति है। संवेग निम्न सूत्र का उपयोग करके पाया जा सकता है।
हालांकि, एक कण का शेष द्रव्यमान एक बहुत ही महत्वपूर्ण विशेषता है - इसका मान बहुत छोटा और अस्थिर संख्या है, इसलिए माप अधिकतम गति और सटीकता के साथ संपर्क किया जाता है। एक कण की शेष ऊर्जा निम्न सूत्र द्वारा ज्ञात की जा सकती है।
- न्यूटन के सिद्धांतों के समान, एक पृथक प्रणाली में, एक पिंड का द्रव्यमान स्थिर होता है, अर्थात समय के साथ नहीं बदलता है। एक CO से दूसरे CO में जाने पर भी यह नहीं बदलता है।
- जड़ता का कोई पैमाना नहीं होतागतिमान शरीर।
- गतिमान पिंड का आपेक्षिक द्रव्यमान उस पर गुरुत्वाकर्षण बल के प्रभाव से निर्धारित नहीं होता है।
- यदि किसी पिंड का द्रव्यमान शून्य है, तो उसे प्रकाश की गति से चलना चाहिए। विलोम सत्य नहीं है - न केवल द्रव्यमान रहित कण प्रकाश की गति तक पहुँच सकते हैं।
- एक सापेक्षतावादी कण की कुल ऊर्जा निम्नलिखित अभिव्यक्ति का उपयोग करके संभव है:
द्रव्यमान की प्रकृति
विज्ञान में कुछ समय तक यह माना जाता था कि किसी भी कण का द्रव्यमान विद्युत चुम्बकीय प्रकृति के कारण होता है, लेकिन अब तक यह ज्ञात हो गया है कि इस तरह से उसके एक छोटे से हिस्से को ही समझाना संभव है - मुख्य ग्लून्स से उत्पन्न होने वाली मजबूत अंतःक्रियाओं की प्रकृति द्वारा योगदान दिया जाता है। हालाँकि, यह विधि एक दर्जन कणों के द्रव्यमान की व्याख्या नहीं कर सकती है, जिनकी प्रकृति अभी तक स्पष्ट नहीं हुई है।
सापेक्ष जन वृद्धि
उपरोक्त वर्णित सभी प्रमेयों और कानूनों का परिणाम काफी समझने योग्य, यद्यपि आश्चर्यजनक प्रक्रिया में व्यक्त किया जा सकता है। यदि एक पिंड दूसरे के सापेक्ष किसी भी गति से चलता है, तो उसके पैरामीटर और अंदर के पिंडों के पैरामीटर, यदि मूल शरीर एक प्रणाली है, तो बदल जाते हैं। बेशक, कम गति पर, यह व्यावहारिक रूप से ध्यान देने योग्य नहीं होगा, लेकिन यह प्रभाव अभी भी मौजूद रहेगा।
एक सरल उदाहरण दे सकता है - दूसरा 60 किमी/घंटा की गति से चल रही ट्रेन में समय से बाहर चल रहा है। फिर, निम्न सूत्र के अनुसार, पैरामीटर परिवर्तन गुणांक की गणना की जाती है।
यह सूत्र भी ऊपर बताया गया था। इसमें सभी डेटा को प्रतिस्थापित करना (सी 1 109 किमी/घंटा के लिए), हमें निम्नलिखित परिणाम मिलते हैं:
जाहिर है कि परिवर्तन बहुत छोटा है और घड़ी को इस तरह से नहीं बदलता है जो ध्यान देने योग्य है।
