Predavanje povodom Svetske godine fizike: ČUDESNA GODINA - Albert Ajnštajn i teorija relativnosti (za neupućene) PREDAVAČ: Milan Milošević Četvrtak, 12. maj u 20h AD Alfa, Prirodno-matematički fakultet, Niš

1. Albert Ajnštajn i teorija relativnosti 18. mart – Hipoteza svetlosnog kvanta 11. maj – Atomska struktura materije 30. jun – “Prilog elektrodinamici tela u kretanju” 27. septembar – formula E = mc 2 Maj , 2005 Milan Milošević www.mmilan.com

2. Zašto je baš 2005. svetska godina fizike? 100 godina od 1905.

3. Šta se dešavalo 1905 .

4. 5 Ajnštajnovih radova posvećenih trima oblastima

5. Ko je Albert Ajnštajn ? Rođen 14. marta 1879 u Ulmu (Nemačka)

6. 1900 - diplomira na ETH u Zirihu

7. 1901 – dobija Švajcarsko državljanstvo

8. 1902 – dobija posao u patentnom zavodu; dobija ćerku sa Milevom Marić

9. 1903 – ženi se Milevom Marić

10. 1904 – dobija sina, Hansa

11. 1905 – “ annus miriabilis”; doktorirao na Unuverzitetu u Cirihu

12. 1910 – rođen drugi sin, Edvard

13. 1911 - postaje profesor na univerzitetu u Pragu; razvod sa Milevom

14. 1919 – ženi se Elsom

15. 1921 – prvi put odlazi u USA

16. 1922 – Nobelova nagrada; 32000$ daje Milevi Marić

17. 1933 – napusta Nemačku, odlazi na Prinston

18. 1939 – pismo Ruzveltu o opasnostima od A-bombe

19. 1940 – postaje Američki državljanin

20. 1944 – odlazi u penziju u 65. god

21. 1952 – odbija ponudu da postane predsednik Izrela

22. 1955 – umire u Prinstonu 18. aprila u 1.10 am

23. 17. mart 1905. “Annalen der Physik” – O jednoj heurističkoj tački gledišta koja se odnosi na nastajanje i transformaciju svetlosti – (svetlost kao skup čestica)

24. Kombinovanje te ideje i Plankove hipoteze o kvantima energije svetlosti (1900.), dovelo je do objašnjenja fotoefekta. 30. april , završava disertaciju “Novi način za određivanje dimenzije molekula”.Cirih

25. 11. maj 1905. “ Annalen der Physik ” – O kretanju malih čestica rastvorenih u stacionarnoj tečnosti koje zahteva molekularano kinetička teorija toplote – (objašnjenje braunovog kretanja iz 1828.)

26. 30. jun 1905 . apolutno vreme treba zameniti novom apsolutnom veličinom – brzinom svetlosti (osnove STR)

27. 27. septembar 1905. ekvivalentnost mase i energije, E = mc 2 .

28. 19. decembra , drugi članak o braunovom kretanju

29. Kako je sve počelo ? (malo istorije)

30. Aristotel (IV vek pre nove ere) O inerciji : Svako telo na koje ne deluje nikakva sila nalazi se u stanju apsolutnog mirovanja O kretanju : Sila je proporcionalna brzini (F = mv) O gravitaciji : Teža tela padaju brže od lakših. Prostor i vreme su apsolutni

31. Galileo Galilej (1564 – 1642)

32. Vreme je apsolutno!

33. Isak Njutn ( 1642-1727 )

34. Njutnovi zakoni

37. Kraj XIX veka – problemi! 18 19 – Ersted (naelektrisanja u kretanju stvaraju magnetno polje) Faradej ( 1791-1867 ) – magnet koji se kre će generiše struju

39. J. C. Maxwell (1831-1879) elektro-magnetizam

40. 4 jednačine Opisuju sve elektro-magnetne pojave

41. Nisu saglasne sa Njutnovom mehanikom

42. Rešenje jednačina – talas koji putuje brzinom od c = 299,792 km/s Svetlost, elektricitet i magnetizam – ista pojava

43. Brzin a zvuka i svetlosti Mersen - brzina zvuka (1130 km/h) Galilej - pokušaj

44. Remer - astronomska metoda (284.000 km/ s )

45. Fizo - zemaljska metoda (313.870 km/ s )

46. Majkelson - precizno merenje (300.000 km/ s )

47. Danas: c = 299792458 m/s

49. Majkelson – Morlijev eksperiment

50. (http://brainflux.org/Physics/Special_Relativity/Michelson_Morley/index.html)

52. Etar ??? Njutnova mehanika & Galilejev princip relativnosti Zakon sabiranja brzina – VAŽI Maksvelova elektrodinamika Postoji fundamentalna konstanta – brzina svetlosti – koja je ista u referentnim sistemima

53. Zakon sabiranja brzina – NE važi! MEHANIKA NIJE SAGLASNA SA ELEKTROMAGNETIZMOM

54. Albert Ajnštajn Maksvelove jednačine su pogrešne. Tačne jednačine moraju da budu saglasne sa Galilejevim principom relativnosti Maksvelova teorija – potvrđena brojnim eksperimentima Galilejev princip relativnosti ne važi za svetlost. Za svetlost postoji poseban referentni sistem. Potreban je medijum kroz koji se EM talasi prostiru. Etar nije pronađen. Postoji princip relativnosti za mehaničke i elektro-magnetne pojave ali to nije Galilejev princip

55. Specijalna t eorija relativnosti

56. Postulati Specijalne teorije Svi fizički zakoni izražavaju se u istom obliku u svim inercijalnim sistemima

57. Brzina svetlosti, tj. maksimalna brzina prenošenja informacije, ista je u svim inercijalnim sistemima VREME NIJE APSOLUTNO

58. I postulat Specijalne teorije

59. Šta znači “relativno” ?

60. V reme je relativno ...

61. Šta znači "istovremeno"?

62. Lorencove transformacije

63. Klasičan zakon sabiranja brzina

64. Relativističko sabiranje brzina

65. Relativističko sabiranje brzina

66. Kontrakcija dužine Ficdžerald-Lorencova kontrakcija

67. L' – dužina koju A meri za raketu B

68. L – stvarna dužina B

69. v – relativna brzina v (%) L' (%) 50 17 4.92 2 100 33 4.71 6 150 50 4.33 13 200 66 3.72 26 250 83 2.75 45 297 99 0.70 86

70. Prolazak pored Saturna (90 % brzine svetlosti)

71. Vreme u Specijalnoj teoriji dilatacija vremena

72. t' – vreme koje vidi A na časovniku B

73. t – vreme koje A očitava na svom časovniku v (%) t' (%) 50 17 59.1 1.5 100 33 56.6 5.7 150 50 51.9 13.5 200 66 44.6 25.7 250 83 33.1 44.8 297 99 8.5 85.8

76. Porast mase sa brzinom m' – vrednost koju A dobija za raketu B

77. m – masa mirovanja B

78. v – relativna brzina v (%) m' 50 17 1014 100 33 1060 150 50 1154 200 66 1344 250 83 1812 297 99 7089

79. http://www.anu.edu.au/Physics/Searle/paper2.html

80. http://www.anu.edu.au/Physics/Searle/paper2.html

81. Br že od svetlosti ? II postulat => max Mogu će je naći sistem u kom bi brzina svetlosti bila veća od c Tahioni ?

82. Br že od svetlosti => putovanje u pro šlost => prinsip kauzalnosti ne va ži

83. Čerenkovljev efekat Brzina svetlosti u vakuumu – maksimalna

84. U nekoj sredini čestica može da putuje brže od svetlosti u toj sredini

85. Ekvivalentnost mase i energije ubedljiv dokaz – eksplozija prve atomske bombe, Nju Meksiko, 16. jula 1945. god. E = mc 2 1 kg uglja daje 250 milijardi kWh energije (približno mesečnoj proizvodnji el. energije u SAD)

86. sagorevanjem 1 kg uglja – 3 milijarde puta manje

87. “ Malo” problema…

90. DOKAZI ???

91. Akceleratori Brzina Masa Protona Godina Akcelerator 99% 7 GeV 1955 Bevatron (Berkli) 99.95% 30 GeV 1960 AGS (Brukhejven) 99.999% 200 GeV 1972 Fermilab HERA (DESY) Sp p S (CERN) TEVATRON (Fermilab) RHIC (Brukheiven) LEP (CERN) LHC (CERN) Početak 1992 1981 1987 2000 1989 2007 Kraj - 1990 - - 2000 - Čestice ep pp - pp - pp e - e + pp Max. Energ (TeV) e: 0.03 p: 0.92 0.315 1.0 0.25 0.101 7.0 Obim 6.336 6.911 6.28 3.834 26.66 26.66

92. Opšta teorija relativnosti

93. Princip ekvivalencije U jednoj tački prostora efekti gravitacije i ubrzanog kretanja su ekvivalentni i ne mogu se razlikovati

94. Ajnštajnova teorija gravitacije rotacija or b ite Zemlje – 3,8 lučnih sec. za 100 god (prav ugao ima 324.000 lučnih sec.) – 34 miliona god. za jedan pun obrt

95. Merkur – 43 lučne sec. za 100 god. (tj. 574 l.s. za 100 god, ali 531 l.s. uticaj planeta)

96. 1845. god. – Leverije (predvideo Neptun i Pluton)

97. prvi i najubedljiviji dokaz Opšte teorije

98. Zakrivljeno prostor-vreme

99. M aterija saopštava prostor-vremenu kako da se zakrivi, a zakrivljeno prostor-vreme saopštava materiji kako da se ponaša

100. Ajnštajnov predlog za eksperimentalni dokaz

101. Pomračenje Sunca – 29. maj 1919 Ajnštajnova izračunavanja – privdino skretanje 1,74 lučne sec.

102. dve britanske ekspedicije

103. A.C. Kromlin i A.S. Edington

104. dobijene vrednosti: 1,98 i 1,6 lučnih sekindi

105. Gravitaciono so čivo Abell 1689

106. Fotoelektrični efekat e e

107. Intenzitet => broj elektrona

108. Brzina => elektrona frekvenca

109. Nobelova nagrada

110. Sve Ajnštajnove kandidature Od 1910. do 1922. je stalno bio kandidat (osim 1911. i 1915.)

111. Grupe u kojima se pojavljivalo ime Ajnštajna

112. 1910. – Istraživanja teorijskog ili fizičko-matematičkog karaktera. Gulstrand, Plank, Poenkare, Johan Diderik Van der-Vals (za rad na jednačini stanja gasova i tečnosti)

113. 1911. nema ga na listi, Vilhelm Vin (zakon zračenja toplote)

114. 1912. teorijska fizika, Hevisajd, Lorenc, Mah, Plank, Gustav Dalen

115. 1913. teorijska fizika, Lorenc, Nernst, Plank, Heike Kamerling-Ones (niske temperature, tečni helijum) 1914. teorijska fizika, Etveš, Mah, Plank, Maks von Laue (difrakcija H zraka na kristalima) 1915. nema ga na listi, otac i sin Brag (analiza kristalnih struktura H zračenjem)

116. 1916. molekularna fizika, Debaj, Knudsen, Leman, Nernst

117. 1917. Plankova hipoteza, Bor, Debaj, Nernst, Plank, Zomerfeld, odloženo!

118. 1918. kvantna fizika, Bor, Pašen, Plank, Zomerfeld, odloženo! za 1917. Čarls Glover Barkla (karakteristično H zračenje) ,

119. 1919. teorijska fizika, Knudsen, Leman, Plank, Štark , za 1918. Maks Karl Ernst Ludvig Plank

120. 1920. matematička fizika, Bor, Zomerfeld, Gijom (merenja)

121. 1921. matematička fizika, Bor, Zomerfeld, odloženo!

122. 1922. nema ga ni u jednoj kategoriji, 9. novembra mu je dodeljena za 1921. a Boru za 1922.

123. Nobelova nagrada 1921. godina

124. “ za doprinos razvoju teorijske fizike , a posebno za otkriće zakona fotoelektričnog efekta”

125. Ajnštajn i kvantna mehanika “ Uveren sam da ta teorija sadrži deo konačne istine.” – u pismu Nobelovskom komitetu kojim je predložio da Hajzenberg i Šredinger dobiju Nobelovu nagradu

126. "Bog se ne igra kockicama" – Ajnštajn

127. Relativnost i kvantna teorija ???

130. K R A J http :// www. alfa.org.yu/ http://www.astronomija.co.yu/ http://www.mmilan.com/