шпаргалка

Принципы относительности

[ Назад ]

Значительное влияние на становление научной мысли сделал известный итальянский физик Г. Галилей, которому род людской должно принципом относительности, сыгравшим немалую роль не столько в, механике, хотя и во всей физике. Принцип относительности Галилея Принцип относительности Галилея гласит: «Никакими механическими опытами, сделанными в инерциаль-ной системе отсчета, невыполнимо определить, перемещается ли данная система равномерно и прямолинейно, или присутствует в покое». Другими словами: все законы механики инвариантны (неизменны, то есть имеют один и этот же вид) во всех инер-циальных системах отсчета, ни одна не имеет плюсы перед другой. Принцип относительности Эйнштейна Эйнштейн обобщил принцип относительности Галилея на все действа природы. Принцип относительности Эйнштейна гласит: «Никакими физическими опытами, сделанными в инерциальной системе отсчета, невыполнимо определить, перемещается ли данная система равномерно и прямолинейно, или присутствует в покое». Не столько механические, хотя и все физические законы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Доктрина относительности Эйнштейна Принцип относительности явился первым постулатом, коий Эйнштейн положил в основу созданной им доктрины относительности. 2 постулат — принцип постоянства скорости света (ППСС): скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчета, по всем направлениям. Она не зависит от перемещения источника света и наблюдателя. При сложении любых скоростей результат не может превысить скорость света в вакууме, то есть эта скорость — предельная. Теория, разработанная А. Эйнштейном для описания явлений в инерциальных системах отсчета, базирующаяся на приведенных повыше двух постулатах, называется особой доктриной относительности (СТО). В СТО длина и длительность меняются в движущихся системах отсчета, одновременность событий не абсолютна и находится в зависимости от выбора системы отсчета. Механика наибольших скоростей, где скорость приближается к скорости света, называется релятивистской механикой. Она опирается на 2 постулата Эйнштейна и не отменяет традиционную механику, а только устанавливает границы ее применимости СТО утверждена обширной совокупностью фактов и служит прототипом всех передовых теорий, рассматривающих действа при релятивистских, то есть близких к скорости света, скоростях. А. Эйнштейн: 1. Сделал современную научную картину мира и прогрессивный стиль физического мышления. 2. Придумал физическую теорию места и времени, базируясь на философских идеях. 3. Пересмотрел казавшуюся незыблемой механическую картину мира. 4. Хотел построить общую теорию поля, коия свела бы в одно целое гравитацию и электромагнетизм, ну а в перспективе пояснила бы и разнообразный мир простых частиц. Парадоксы не были для Эйнштейна самоцелью. Они вытекали из несложных и прозрачных исходных основ и были логически неизбежны. Сообща с тем, по Эйнштейну, понятия и доктрины не вытекают именно из навыка и не сводятся к нему.

Общая теория относительности

В 1905 г. Эйнштейну было 26 лет, но его имя уже приобрело широкую известность. В 1909 г. он избран профессором Цюрихского университета, а через два года - Немецкого университета в Праге. В 1912 г. Эйнштейн возвратился в Цюрих, где занял кафедру в Политехникуме, но уже в 1914 г. принял приглашение переехать на работу в Берлин в качестве профессора Берлинского университета и одновременно директора Института физики. Германское подданство Эйнштейна было восстановлено. К этому времени уже полным ходом шла работа над общей теорией относительности. В результате совместных усилий Эйнштейна и его бывшего студенческого товарища М. Гроссмана в 1912 г. появилась статья «Набросок обобщенной теории относительности», а окончательная формулировка теории датируется 1915 г. Эта теория, по мнению многих ученых, явилась самым значительным и самым красивым теоретическим построением за всю историю физики. Опираясь на всем известный факт, что «тяжелая» и «инертная» массы равны, удалось найти принципиально новый подход к решению проблемы, поставленной еще И. Ньютоном: каков механизм передачи гравитационного взаимодействия между телами и что является переносчиком этого взаимодействия.

Ответ, предложенный Эйнштейном, был ошеломляюще неожиданным: в роли такого посредника выступала сама «геометрия» пространства - времени. Любое массивное тело, по Эйнштейну, вызывает вокруг себя «искривление» пространства, то есть делает его геометрические свойства иными, чем в геометрии Евклида, и любое другое тело, движущееся в таком «искривленном» пространстве, испытывает воздействие первого тела.

Созданная А. Эйнштейном общая теорией относительности является обобщением ньютоновской теории тяготения на основе специальной теории относительности. В основе общей теории относительности лежит принцип эквивалентности - локальной неразличимости сил тяготения и сил инерции, возникающих при ускорении системы отсчета. Этот принцип проявляется в том, что в заданном поле тяготения тела любой массы и физической природы движутся одинаково при одинаковых начальных условиях. Теория Эйнштейна описывает тяготение как воздействие физической материи на геометрические свойства пространства-времени; в свою очередь, эти свойства влияют на движение материи и другие физические процессы. В таком искривленном пространстве-времени движение тел «по инерции» (т.е. при отсутствии внешних сил, кроме гравитационных) происходит по геодезическим линиям, аналогичным прямым в неискривленном пространстве, но эти линии уже искривлены. В сильном поле тяготения геометрия обычного трехмерного пространства оказывается неевклидовой, а время течет медленнее, чем вне поля.

Общая теория относительности привела к предсказанию эффектов (конечной скорости изменения поля тяготения, равной скорости света в вакууме - это изменение переносится в виде гравитационных волн; возможности возникновения черных дыр и др.), которые вскоре получили экспериментальное подтверждение. Она позволила также сформулировать принципиально новые модели, относящиеся ко всей Вселенной, в том числе и модели нестационарной (расширяющейся) Вселенной.

Из уравнений релятивистской механики (как и механики Ньютона) вытекает закон сохранения энергии, для которого получается новое выражение: E = mc2. Это - знаменитое соотношение Эйнштейна, связывающее массу тела и его энергию. Иногда это соотношение ошибочно истолковывают как указание на возможность взаимных превращений массы и энергии. В действительности же оно означает лишь то, что масса всегда пропорциональна энергии. В частности, наличие у покоящейся частицы массы говорит и о наличии у нее энергии (энергии покоя), что не играет роли в классической механике, но приобретает принципиальное значение при рассмотрении процессов, в которых число и сорт частиц может изменяться и поэтому энергия покоя может переходить в другие формы. В атомных ядрах энергия притяжения частиц приводит к тому, что общая масса ядра оказывается меньше суммы масс отдельных частиц (дефект массы). Установление этого факта явилось одним из важнейших шагов к возникновению ядерной энергетики, так как позволило оценить ту значительную энергию, которая должна высвобождаться при делении тяжелых и слиянии легких ядер.



КАТЕГОРИИ:

Network | английский | архитектура эвм | астрономия | аудит | биология | вычислительная математика | география | Гражданское право | демография | дискретная математика | законодательство | история | квантовая физика | компиляторы | КСЕ - Концепция современного естествознания | культурология | линейная алгебра | литература | математическая статистика | математический анализ | Международный стандарт финансовой отчетности МСФО | менеджмент | метрология | механика | немецкий | неорганическая химия | ОБЖ | общая физика | операционные системы | оптимизация в сапр | органическая химия | педагогика | политология | правоведение | прочие дисциплины | психология (методы) | радиоэлектроника | религия | русский | сертификация | сопромат | социология | теория вероятностей | управление в технических системах | физкультура | философия | фотография | французский | школьная математика | экология | экономика | экономика (словарь) | язык Assembler | язык Basic, VB | язык Pascal | язык Си, Си++ |