Теорията на относителността - studopediya

В края на XIX век, повечето учени са склонни да счита, че физическата картина на света е изградена основно и да отстъпи от твърдата бъдеще - ще се уточни само подробности. Но в първите десетилетия на физически възгледи ХХ век са се променили коренно. Това е в резултат на "каскада" на научни открития, направени в рамките на изключително кратък исторически период от последните години на ХIХ век и първите десетилетия на ХХ век, много от които не се вписват в идеята за обикновено човешко преживяване. Ярък пример за това е теорията на относителността, създадена Albertom Eynshteynom (1879-1955).

Теорията на относителността - физическа теория на пространство-време, което означава, че теорията, че описва универсални пространствени и времеви свойства на физични процеси. Терминът е въведен през 1906 г. от Макс Планк, за да се подчертае ролята на принципа на относителността
на специалната теория на относителността (и по-късно, общата теория на относителността).

В тесен смисъл, теорията на относителността включва специална и обща теория на относителността. Специалната теория на относителността (по-нататък - STR) се отнася до процеси в проучването, което гравитационните полета могат да бъдат пренебрегвани; обща теория на относителността (по-нататък - GRT) - теория за гравитацията, Нютон обобщава.

Специален. или специалната теория на относителността - теория на пространство-времето структура. Тя беше представена за първи път през 1905 Albertom Eynshteynom в своята книга "За електродинамиката на движещи се обекти". Теорията описва движението, законите на механиката, както и пространствените и времевите отношения, които ги определят при всякакви скорости,
включително близо до скоростта на светлината. нютоновата механика
в SRT е приблизителна за малки скорости.

Една от причините за успеха Алберта Eynshteyna е, че той поставя над теоретична експериментални данни. Когато редица експерименти, резултатите показват, противно на конвенционалната теория, много физици смятат, че тези експерименти са погрешни.

Алберт Айнщайн е един от първите, които са решили да се построи нова теория въз основа на нови експериментални данни.

В физиката края на 19 век са намирането мистериозна етер - среда, където общите допускания са разпределени светлинни вълни, като акустичен за разпределение, която изисква въздух или друг носител - твърд, течен или газообразен. Вярата в съществуването на етера доведе до убеждението, че скоростта на светлината трябва да варира в зависимост от скоростта на наблюдателя спрямо етера. Алберт Айнщайн изоставена концепцията за етер, и предполага, че всички физични закони, включително и със скоростта на светлината, са едни и същи, независимо от наблюдателя - както е видно от експеримента.

SRT обяснява как да се интерпретира движението между инерционни еталонни системи - просто, на обектите, които се движат с постоянна скорост спрямо друга. Айнщайн обяснява, че когато два обекта, които се движат с постоянна скорост, трябва да се разглежда тяхното движение една спрямо друга, вместо да вземе едно от тях, тъй като абсолютна координатна система. Така че, ако двама космонавти летяха на два космически кораби и искате да сравните техните наблюдения, единственото нещо, което трябва да знаят - това е скоростта един спрямо друг.

Специална теория на относителността счита само един частен случай (оттук и името), когато движението по еднакъв начин.

Въз основа на невъзможността да се открие абсолютно движение, Алберт Айнщайн до заключението, че равенството на всички инерционни еталонни системи. Той формулира два важни принципа, които представляват основата на нова теория на пространството и времето, известен като Специална теория на относителността (SRT):

1. Принципът на относителността на Айнщайн - този принцип е обобщение на принципа на галилейски относителността (твърди едно и също нещо, но не и за всички закони на природата, но само на законите на класическата механика, оставяйки открит въпроса за приложимостта на принципа на относителността на оптика и електродинамика) на който и да е физическа. Той казва, че всички физични явления и процеси, при същите условия в инерционни еталонни системи (ISO) процедира по същия начин. Това означава, че всички физични експерименти, проведени в затворен ISO, ние не може да определи дали тя е в покой или се движи равномерно в права линия. По този начин, всички ISO са напълно равностойни, и законите на физиката са инвариантни по отношение на избора на ISO (т.е. уравнения, изразяващи тези закони имат една и съща форма във всички инерционни еталонни системи).

2. Принципът на постоянството на скоростта на светлината - скоростта на светлината е постоянна и независима от шофирането източника на светлина и на приемника. Това е един и същ във всички посоки и във всички инерционни еталонни системи. Скоростта на светлината във вакуум - ограничение на скоростта в природата - това е един от най-важните физични константи, така наречените универсални константи.

Най-важно следствие SRT е известен Einstein формула на маса и енергия отношения E = MC 2 (където С - скоростта на светлината), което показва, единството на времето и пространството, което се изразява в общата промяна техните характеристики в зависимост от концентрацията на масите и техните движения, и се потвърждава от данните на съвременната физика , Времето и пространството вече не се считат за независими един от друг и нямаше представа за пространство-времето четириизмерен континуум.

Според теорията на великия физик, когато даден материал се увеличава скоростта на тялото, приближаващи със скоростта на светлината и увеличава неговата маса. Т.е. толкова по-бързо се движи обекта, толкова по-трудно става. Ако можем да достигне скоростта на светлината, телесното тегло, както и неговата енергия стане безкрайно. По-тежкият тялото, толкова по-трудно да се увеличи скоростта; за ускоряване на тялото с безкрайна маса от безкрайно количество енергия, необходима, така че да се достигне скоростта на светлината е невъзможно за материалните обекти.

В теорията на относителността ", два закона - закона за запазване на масата и икономия на енергия - загубили своята независимост един от друг справедливост и бяха обединени в един общ закон, който може да се нарече закона за запазване на енергията и масата." Поради основното връзката между двете понятия, въпросът може да се преобразува в енергия, и обратно - енергията в материя.

В обща теория относителността постулира, че гравитационни ефекти не са причинени от взаимодействието сила на органи и области, и деформацията на пространство-време, в което те се намират. Тази деформация е свързано по-специално с наличието на маса-енергия.

БРТ сега - най-успешният теорията на гравитацията, е добре потвърдено от наблюдения. БРТ обобщени станции на ускорено, т.е. инерционна система. Основните принципи на общата теория на относителността, са следните:

- ограничителните зони на приложимост на принципа на постоянството на скоростта на светлината, където могат да бъдат пренебрегвани гравитационните сили (където гравитацията е голяма, със скоростта на светлината се забавя);

- разпространение на принципа на относителността на всички движещи се системи (и не само на инерциална).

Най-ОТО или теория на тежестта нето тя също iskho-ди на експериментален факт равностойност на инерцията на масата и гравитацията налното или еквивалентна инерционна ТА и гравитационни полета.

Принципът на равностойност играе важна роля в областта на науката. Винаги можем да се изчисли Nepo-sredstvenno действие на инерционните сили и да е физическа система, и това ни дава възможност да се запознаят с ефекта от гравитационното поле, разсейващи-Яс от нейната разнородност, който често е много ниска.

От общата теория на относителността е произвел няколко важни извода:

1. Свойствата на пространство-времето зависят от движеща се материя.

2. светлинния лъч с инертен и, следователно, гравитационна маса, трябва да се вкара в гравитационно поле.

3. честотата на светлината под действието на гравитационното поле трябва да се измества към по-ниски стойности.

Дълго време експериментално потвърждение на общата теория на относителността, че не е достатъчно. споразумение между теория и практика е достатъчно добър, но чистотата на различни експерименти разбити сложни странични ефекти. Въпреки това, ефектът на кривината на пространство-времето може да се намери дори и в умерени гравитационни полета. Гледайте много чувствителна, например, може да открие забавяне на времето в земната повърхност. За разширяване на основата на експериментален ОТО, през втората половина на XX век, нови експерименти се извършват: тя проверява съответствието на инерционни и гравитационната маса (включително чрез лазер, вариращи на Луната);
чрез радар изяснени движение перихелий на Меркурий; измерва гравитационното обръщателно радиовълни слънце, планети, извършени радарна система; Ние оценихме ефекта от гравитационното поле на Слънцето в радиовръзка с космически кораби, които бяха изпратени до далечни планети на Слънчевата система и т.н. Всички от тях, един или друг начин, са потвърдили прогнозите, получени от ОТО.

По този начин, специалната теория на относителността се основава на постулатите на постоянството на скоростта на светлината и еднаквостта на законите на природата във всички физични системи, както и основните резултати, на които става въпрос, са: относителните свойства на пространство-времето; относителността маса и енергия; равностойност на гравитационно и инерционно маса.

Най-значително резултат от общата теория на относителността от философска гледна точка е да се създаде пространствено-временна зависимост от свойствата на света на местоположението и движението гравитиращи маса. Това се дължи на удрящите тела
с големи маси са извити пътища за движение на светлинните лъчи. Ето защо, гравитационното поле, създадено от такива органи, определя крайните пространство-времето свойствата на света.

В специалната теория на относителността се абстрахира от действието на гравитационни полета и затова нейните заключения са приложими само за малки области на пространство - време. Основната разлика на общата теория на относителността от предходните фундаменталните физични теории в отхвърлянето на редица стари идеи и формулиране на нови. Тя се казва, че общата теория на относителността е направила истинска революция в космологията. На нейна основа, има различни модели на Вселената.