Теория относительности
Страница 1

В 1905 г. немецкий физик А. Эйнштейн, тогда еще служащий Швейцарского патентного бюро, опубликовал основные положения своей специальной теории относительности (СТО), которую развил в 1906 г. Теория относительности принципиально по-новому подошла к изучению природы: ее предметом является не абсолютное вещество, являющееся основой всего существующего, а взаимосвязи между различными наблюдаемыми явлениями - событиями. Событие – это нечто происходящее в определенной точке пространства и в определенный момент времени.

Событие характеризуется не тремя, а четырьмя координатами, образующими четырехмерное пространство-время, или в терминологии Эйнштейна, «пространственно-временной континуум».

Пространственно-временной континуум также постоянен для каждой системы, поэтому в нем чем больше длина движущегося тела относительно его длины в неподвижном состоянии, тем быстрее движется время в системе этого тела.

Основные положения СТО были получены на основании опыта, поставленного Альбертом Майкельсоном и Эдвардом Морли в 1887 г. для проверки гипотезы эфира, в котором якобы движется Земля и распространяется свет. Они сравнивали скорости света в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Согласно механике Ньютона они должны были быть разными для света, который распространяется в направлении, противоположном вращению Земли, и для света, который распространяется перпендикулярно ее вращению. Опыт показал, что обе скорости одинаковы, то есть ньютоновский принцип относительности нарушается. Кроме того, в названных опытах не был обнаружен эфир.

Из 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. Она рассчитывается по формуле:

где l `- длина тела в движущейся системе со скоростью V по отношению к неподвижной системе; l - длина тела в покоящейся системе.

Эйнштейн проанализировал одно из основных для классической механики понятие одновременности и показал его относительность. В классической механике понятие одновременности имеет абсолютный смысл. Это значит, что два события, одновременные в одной инерциальной системе, одновременны также во всех других инерциальных системах, с какими бы постоянными скоростями они ни двигались относительно первой. В теории относительности Эйнштейна одновременность событий нарушается в некоторой системе, если наблюдатель находится в другой системе, и либо его система, либо наблюдаемая система движутся с околосветовой скоростью. В новой физике понятию абсолютной одновременности, а вместе с ним понятию абсолютного и равномерно текущего для всех инерциальных систем времени пришел конец. Время стало пониматься как относительная характеристика, зависящая от характера движения материальных систем. Это разрушало понятие абсолютного времени. А при условии отказа от понятия абсолютного времени оказывалось, что нет никакой надобности в эфире. (Чуть позже об этом сказал и известный французский физик Анри Пуанкаре). Оказалось проще представлять, что свет распространяется в пустом пространстве, что электромагнитные поля могут существовать в пустом пространстве. Теоретическая относительность пространства и времени была подтверждена экспериментально. В космических лучах в верхних слоях земной атмосферы образуются частицы, называемые пи-мезоны (пионы). Собственное время жизни пионов – 10 -8 с. За это время они могут пройти не более 300 см, и не должны бы долетать до земли. Но приборы их регистрируют, то есть они пролетают 30 км, в 10 тыс. раз больше, чем для них возможно. Теория относительности объясняет этот факт тем, что в системе отсчета Земли (где его скорость стремиться к С) время жизни пиона намного больше, и за это время он может долететь до земли.

Страницы: 1 2


Интересное на сайте:

Результаты и обсуждение
В ходе исследований для каждой микробиологической оценки использовалось по три чашки Петри. Колонии микроорганизмов, выросших на среде ГРМ-агар, представлены на рисунках 2-5. Необходимо отметить, что применение среды Эндо показало отсутст ...

Использование индуцированного мутагенеза в селекции растений
Искусственно полученные мутантные формы являются ценным материалом для селекции, поскольку в контролируемых условиях можно получить мутации, встречающиеся в природе очень редко или вообще не обнаруживаемые. Мутагенез широко применяется в ...

Особенности формирования вертикальной неоднородности авифауны гор Азиатской Субарктики
От подножия к вершинам, в соответствии с последовательной сменой трех основных высотно-ландшафтных поясов, на соответствующих высотах формируются горно-северотаежная, подгольцовая и гольцовая авифауны. Соотношение таксономических групп, ...