Принцип относительности эйнштейна
Создатели геометрий Лобачевский и Риман считали, что только физические эксперименты могут показать, какова геометрия нашего мира. Эйнштейн в общей теории относительности сделал геометрию физической экспериментальной наукой, которая подтвердила характер пространства Римана. Здесь опять призовем на помощь мысленный эксперимент. Представим себе, что лифт покоится в отсутствие гравитационного поля… Читать ещё >
Содержание
- ВВЕДЕНИЕ
- 1. ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЭЙНШТЕЙНА
- 1. 1. Специальная теория относительности
- 1. 2. Общая теория относительности
- 2. ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ
- 2. 1. Свойства пространства и времени
- 3. МАССА И ЭНЕРГИЯ
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- ЛИТЕРАТУРА
Пространство и время как всеобщие и необходимые формы бытия материи являются фундаментальными категориями в современной физике и других науках. Физические, химические и другие величины непосредственно или опосредованно связаны с измерением длин и длительностей, т. е. пространственно-временных характеристик объектов. Поэтому расширение и углубление знаний о мире связано с соответствующими учениями о пространстве и времени.
Успехи ньютоновской системы (поразительная точность и кажущаяся ясность) привели к тому, что многие критические соображения в ее адрес обходились молчанием. А ньютоновская концепция пространства и времени, на основе которой строилась физическая картина мира, господствовала вплоть до конца XIX в.
В начале ХХ в. на смену классической механике пришла новая фундаментальная теория специальная теория относительности. Созданная усилиями ряда ученых, прежде всего А. Эйнштейна, она позволила непротиворечиво объяснить многие физические явления, которые не укладывались в рамках классических представлений.
В своей работе я более подробно остановлюсь на принципе относительности, а также таких понятиях как пространство, время, масса и энергия.
1. ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЭЙНШТЕЙНА Специальная теория относительности
Специальная теория относительности созданная в 1905 г. А. Эйнштейном, стала результатом обобщения и синтеза классической механики Галилея — Ньютона и электродинамики Максвелла — Лоренца. «Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света, но без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к классической механике, которая, таким образом, оказывается ее частным случаем».
Если бы были найдены абсолютные пространство и время, а, следовательно, и абсолютные скорости, то пришлось бы отказаться от принципа отнсительности, в соответствии с которым инерциальные системы равноправны. Создатель теории относительности сформулировал обобщенный принцип относительности, который теперь распространяется и на электромагнитные явления, в том числе и на движение света. Этот принцип гласит, что никакими физическими опытами (механическими, электромагнитными и др.), производимыми внутри данной системы отсчета, нельзя установить различие между состояниями покоя и равномерного прямолинейного движения. Классическое сложение скоростей неприменимо для распространения электромагнитных волн, света. «Для всех физических процессов скорость света обладает свойством бесконечной скорости. Для того чтобы сообщить телу скорость, равную скорости света, требуется бесконечное количество энергии, и именно поэтому физически невозможно, чтобы какое-нибудь тело достигло этой скорости. Этот результат был подтвержден измерениями, которые проводились над электронами. Кинетическая энергия точечной массы растет быстрее, нежели квадрат ее скорости, и становится бесконечной для скорости, равной скорости света».
Скорость света является предельной скоростью распространения материальных воздействий. Она не может складываться ни с какой скоростью и для всех инерциальных систем оказывается постоянной. Все движущиеся тела на Земле по отношению к скорости света имеют скорость, равную нулю.
Скорость звука всего лишь 340 м/с. Это неподвижность по сравнению со скоростью света.
Из этих двух принципов постоянства скорости света и расширенного принципа относительности Галилея математически следуют все положения специальной теории относительности (СТО). Если скорость света постоянна для всех инерциальных систем, а они все равноправны, то физические величины длины тела, промежутка времени, массы для разных систем отсчета будут различными. Так, длина тела в движущейся системе будет наименьшей по отношению к покоящейся. По формуле: где i длина тела в движущейся системе со скоростью V по отношению к неподвижной системе; l длина тела в покоящейся системе.
Для промежутка же времени, длительности какого-либо процесса наоборот. Время будет как бы растягиваться, течь медленнее в движущейся системе по отошению к неподвижной, в которой этот процесс будет более быстрым. По формуле:
Еще раз подчеркнем, что эффекты специальной теории относительности будут обнаруживаться при скоростях, близких к световым. При скоростях значительно меньше скорости света формулы СТО переходят в формулы классической механики.
Список литературы
- В.М. Найдыш, Концепции современного естествознания, — М.: Гардарики, — 2000. 476 с.
- А.Ю. Скопин, Концепции современного естествознания, — М.: ТК Велби, Изд-во Проспект, — 2003. 392 с.
- С.Г. Хорошавина, Концепции современного естествознания: курс лекций, — Ростов н/Д: Феникс, — 2005. 480 с.
- Г. И. Рузавин, Концепции современного естествознания, — М.: Проект, — 2002. 336с.
- Концепции современного естествознания/ Под ред. В. Н. Лавриненко. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. 317с.
- Бондарев В.П. Концепции современного естествознания. М.: Альфа-М, 2003. 464с.