SHPORA.net :: PDA | |
Main FAQ гуманитарные науки естественные науки математические науки технические науки Принципы относительности 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. |