Egység és sokféleség a tulajdonságok a tér és idő relativitás
A legfontosabb feladat a természettudomány létrehozása természettudományos világkép. A folyamat során a létrehozása felveti a kérdést, a származási és a változás a különböző anyagi termékek és jelenségek, a mennyiségi, minőségi jellemzőit. Fizikai, kémiai és más mennyiségben, közvetlenül vagy közvetve kapcsolódó változás hosszúságú és időtartamok, azaz a tér-idő jellemzői a tárgyakat. Ezért azokat leírni a természettudományok alakult az ötlet térben és időben.
Fejlesztési elképzelések térről és IDŐ
Relativitáselmélet
A kiindulási pont ez az elmélet volt, a relativitás elve. A klasszikus relativitás elve által is megfogalmazott Galileo: minden inerciális referencia képkocka mozgás szervek szerint történik ugyanazok a törvények. Úgynevezett inerciális referencia képkockák mozog egymáshoz képest egyenletesen és egyenes vonalú.
Galileo magyarázni ezt a pozíciót különböző demonstrációk. Képviseli az utas zárt kabinban nyugodt vitorlás hajó. Ő nem veszi észre a jeleket a mozgás. Ha a kabin zümmögő legyek, nem halmozódnak fel a hátsó falának, és repülni biztonságosan egész. Ha dobja a labdát egyenesen felfelé, akkor csökkenni fog egyenesen lefelé, és nem marad el a hajó alá a far felé.
A relativitás elve azt jelenti, hogy közötti pihenés és mozgás - ha egyenletesen és egyszerű - nincs alapvető különbség. Az egyetlen különbség a kilátás.
Például az utas a hajó kabinjában ésszerűen úgy véli, hogy a könyv feküdt az asztalon, pihenő. De az ember a bank úgy látja, hogy a hajó kifutását, és minden oka megvan azt hinni, hogy a könyv mozog, ráadásul ugyanazzal a sebességgel, mint a hajó. Tehát mozgó valójában egy könyv vagy pihenni?
Ezt a kérdést nem lehet megválaszolni nyilvánvalóan csak „igen” vagy „nem”. A vitában az utazó és az ember a parton lenne időpocsékolás, ha mindenki csak védte álláspontját, és elutasította a kilátást a partnere. Ők mind a jobb, és összehangolják álláspontjukat, amelyre szükségük van csak akkor ismeri fel, hogy a könyv nyugalomban képest a hajót, és elmozdul a partra a hajót.
Így a „relativitás” a cím nem a galileai elvet rejt semmi különös. Ez nem jelent mást, mint amit teszünk bele a kijelentést, hogy a mozgás és pihenés - mindig mozgás vagy nyugalmi kapcsolatban valamit, ami nem szolgál minket, mint a referencia keretet. Ez persze nem jelenti azt, hogy a többi között, és egyenletes mozgás nincs különbség. De fogalmak pihenés és mozgás értelme csak akkor, ha a meghatározott referenciapont.
Ha a klasszikus relativitás elve azzal invarianciájának a mechanika törvényei minden inerciális vonatkoztatási rendszerek, a speciális relativitáselmélet, ezt az elvet terjeszteni a törvények az elektrodinamika és az általános relativitáselmélet azzal invarianciájának a természet törvényei minden referencia-keret, mind a tehetetlenségi és a nem-inerciális. Az úgynevezett nem-inerciális referencia képkockák mozgó lassulását vagy gyorsulását.
Szerint a speciális relativitáselmélet, amely egyesíti a térben és időben egy négydimenziós tér-idő kontinuum, térbeli és időbeli tulajdonságait szervek sebességétől függ, mozgásuk. Térbeli méretek csökkennek az irányt mozgás a test, amikor közeledik a sebesség a fénysebesség vákuumban (300.000 km / s), az időbeli folyamatok lelassult a gyorsan mozgó rendszert, a testtömeg növekedésével.
Mivel a mellékelt referencia keret, azaz a mozgó párhuzamosak és egyenlő távolságra a mérési rendszer, lehetetlen betartani ezeket a hatásokat, amelyek úgynevezett relativisztikus, hiszen az összes felhasznált mérések térbeli skálák és órák fog változni, ugyanúgy. Szerint a relativitás elve, minden folyamat az inerciális referencia rendszerek egyformán. De ha a rendszer nem-inerciális a relativisztikus hatások látható és mérhető. Tehát, ha a képzeletbeli relativisztikus hajótípustól fotonikus rakéta utazás távoli csillagok, miután a visszatérés a Földre időt a jármű rendszer veszi lényegesen kisebb, mint a Földön, és ez a különbség annál nagyobb, minél több elkötelezett repülését és sebességét az űrhajó közelebb a fény sebessége. A különbség mérhető több száz, sőt több ezer éves, aminek következtében a hajó legénysége azonnal át a közeli vagy távolabbi jövőben, megkerülve a köztes időben, mint a rakéta a személyzet kiesett a fejlődés során a világon.
Ezek a folyamatok időben dilatáció sebességétől függően a ténylegesen nyilvántartott most mezonoknak úthossz méreteit adódó ütközés részecskék az elsődleges kozmikus sugárzás magok
atomok a Földön. Mezonoknak léteznek 10-6 - 10-15 másodperc alatt (attól függően, hogy milyen típusú részecskék) és után felbukkanásának esnek szét a kis távolság a születési hely. Mindez lehet kimutatni az észlelési egységet a következő elérési utat a részecskék. De ha mezon sebességgel mozog közel fénysebességgel, az idő növekedése lelassul bomlási időszakban növekszik (az ezer és tízezer alkalommal), és az út hossza megnövekszik, illetve a születés és pusztulás.
Így a speciális relativitáselmélet alapja az az elv, kiterjesztett galileai relativitás. Ezen túlmenően, ez használ egy új helyzet: a fénysebesség (vákuumban) az azonos minden inerciális referencia rendszerek.
De miért olyan fontos, hogy a sebesség, hogy az ő ítélete szerint egyenértékű értelmében a relativitás elve? Az a tény, hogy itt vagyunk szembesülnek egy második általános fizikai állandó. A fény sebessége - ez a legnagyobb az összes sebességek a természetben, a sebességhatárt a fizikai kölcsönhatásokat. Sokáig úgy általában végtelen. Ez volt telepítve a XIX. összegű 300 000 km / s. Ez egy hatalmas sebesség összehasonlítva az általánosan megfigyelt aránya a világ körülöttünk. Például, a lineáris forgási sebessége a föld az egyenlítő egyenlő 0,5 km / s, a sebessége a Föld körüli keringése a Nap forog - 30 km / s, a sebesség a nap mozgását körül galaktikus központ - mintegy 250 km / s. Mozgási sebességét az egész galaxist egy nagy csoport más galaxisok képest más ilyen csoportok - még kétszer. Együtt a Föld, a Nap és a galaxis repülünk az űrben, anélkül, hogy észrevenné, nagy sebességgel mérve több száz kilométer másodpercenként. Ez egy óriási sebességgel, és mégis kicsi a fény sebességét.
Képzeljünk el egy kísérletet: egy nagy műholdpályákat a Föld körül, és vele együtt as Űrközpont indított rakéta - űrszonda a Vénusz. Futás készülnek szigorúan az irányt az orbitális Űrközpont. A klasszikus mechanika törvényei, ebből következik, hogy a rakéta a Földhöz képest lesz egy sebesség összegével egyezik meg a két sebesség: a sebesség a rakéta képest az orbitális sebesség Bajkonur Űrközpont plusz a Földhöz képest. Speed mozgások hozzá, és a rakéta lesz elég nagy sebességgel, amely lehetővé teszi, hogy felszámolja az húzza a Föld és a Vénusz repülni.
Egy másik kísérlet: műholdas bocsát ki egy fénysugár a a mozgás irányát. Relatív, hogy a műholdas, ahonnan kibocsátott, a fénysugár a fény sebessége. Mi a fény sebessége a Földhöz képest? Ez ugyanaz marad. Még ha a fény nem által kibocsátott műhold mozgását, és az ellenkező irányba, majd a fény sebessége nem változik a Földhöz képest.
Ez - illusztrálja a legfontosabb megállapításokat, hogy az alapját képezik a speciális relativitáselmélet. Motion fény különbözik alapvetően a mozgalom minden más szervek, ami kevesebb, mint a fény sebessége. A sebesség az e testületek mindig adunk más sebességgel. Ebben az értelemben a relatív sebesség: értékük függ a szempontból. És a fény sebessége nem verem más sebességgel, ez abszolút, mindig ugyanaz, és beszélt róla, nem kell megadni referenciakeret.
A korlátlan hatalom a fény sebessége nem mond ellent a relativitás elve, és teljesen kompatibilis vele. Az állandóság a sebesség - a természet törvénye, ezért - összhangban a relativitás elve - ez érvényes minden inerciális referencia rendszereket.
fénysebesség - a felső határa mozgásának sebességét bármely természetes szervek, és a terjedési sebességnek minden hullám, semmilyen jelet. Van egy maximális - ez egy abszolút sebességi rekordot. Oly gyakran azt mondják, hogy a fény sebessége - a végső sebesség információ továbbítására. És a sebesség korlátozása minden fizikai kölcsönhatások, és általában minden elképzelhető kölcsönhatás a világon.
A fény sebessége szorosan összefügg előállítása egyidejűség, ami szintén kiderül, hogy a relatív, azaz attól függően, hogy a perspektíva. A klasszikus mechanika, amely tekinthető abszolút időt, az abszolút egyidejűsége.
Az általános relativitás új párt alapú térbeli és időbeli kapcsolatok anyagi folyamatok kerültek nyilvánosságra. Ez az elmélet foglalta a fizikai okok alapján a nem-euklideszi geometria és a görbület a tér és annak eltérését a euklideszi metrika gravitációs mezők által termelt a tömegek a szervek. Az általános relativitáselmélet alapja az egyenértékűség elve a tehetetlen és a gravitációs tömeg, mennyiségi egyenlőség amelyek már régóta alakult klasszikus fizika. Kinematikai eredő hatásokat hatása alatt a gravitációs erők, egyenértékűek az eredő hatásokat hatása alatt gyorsulás. Tehát, ha a rakéta leveszi a gyorsulás 2g, a rakéta legénysége fogja érezni, mintha a Föld gravitációs mező megduplázható. Ez alapján a tömeg a egyenértékűség elve általánossá vált relativitás elve szerint egy általános relativitáselmélet invarianciájának a természet törvényei minden referencia-keret, mind a tehetetlenségi és a nem-inerciális.
El tudod képzelni a tér görbületét, beszél az általános relativitáselmélet? Képzeljünk el egy nagyon vékony gumi és feltételezik, hogy ez - a modell a térben. Található lapot ugyanaz a nagy és kis gyöngyök - modell csillagok. Ezek a gyöngyök hajlik a gumilap nagyobb annál nagyobb a súlya a labdát. Ez azt mutatja, hogyan függ a tér görbületét a testsúly és az is kiderül, hogy mi megszokott euklideszi geometria ebben az esetben nem érvényes (munka hiperbolikus geometria és a Riemann).
A relativitáselmélet létre nem csak a tér görbületét hatása alatt a gravitációs mezők, de az idő dilatáció erős gravitációs mezőben. Még a vonzereje a nap - csak egy kis csillag tér szabványok - befolyásolja az áramlási sebesség az idő, lelassítására közelében magát. Ezért, ha küldünk egy rádiójelet egy pont egy utat, amely áthalad közel van a Naphoz, rádió utazás veszi ebben az esetben több időt, mint amikor a pálya a jel - az azonos távolságra lesz-nem a napot. Jelkésés amikor elhaladnak a Nap közelében kb 0.0002 másodperc.
Az egyik legfantasztikusabb jóslatok az általános relativitáselmélet - teljesen megáll alkalommal egy nagyon erős gravitációs mező. Lassul az idő nagyobb, annál erősebb a vonzás. Lassú idő látható a gravitációs vörös eltolódás a fény: az erősebb a vonzás, annál nagyobb a megnövekedett hullámhossz és csökkent gyakoriságú. Bizonyos körülmények között hullámhossz arra törekszenek, hogy a végtelen és a frekvencia - nulla.
A kibocsátott fény a nap, akkor megtörténhet, ha a fény hirtelen elsüllyedt, és vált a labda egy 3 km sugarú vagy kevesebb (sugara a Nap 700 000 km). Mivel egy ilyen kompressziós gravitációs erő a felszínen, ahonnan jön a fény, akkor növelni úgy, hogy a gravitációs vöröseltolódás lesz valóban végtelen.
Csak azt mondják, hogy a nap sosem fog megtörténni. Végén fennállása 15-20 milliárd forint. Évek, akkor tapasztalni Valószínűleg sok átalakulások, a központi részen is zsugorodni jelentősen, de még mindig nem annyira.
De más csillagok, a tömege, amely három vagy több alkalommal a tömege a Nap, a végén élete, sőt valószínű, hogy megtapasztalják a gyors katasztrofális összehúzódás hatására saját gravitációja. Ez vezet, hogy az állam a fekete lyuk. A fekete lyuk - a fizikai test, amely létrehoz egy ilyen erős vonzerőt, hogy a vöröseltolódás a kibocsátott fény közel hozzá, válhat végtelen.
A fekete lyukak az eredménye ellenőrizhetetlen összehúzódása ügy hatása alatt saját gravitációja. Hogy volt egy fekete lyuk, a test össze kell nyomni a sugárral meg nem haladó arányban testtömeg, hogy a tömeg a Sun, szorozva 3 km. Ez a kritikus sugár az úgynevezett gravitációs sugara a szervezetben.
A fizikusok és a csillagászok egészen biztos, hogy a fekete lyukak léteznek a természetben, de még mindig nem találtam őket. Nehézségek csillagászati kapcsolódó keresések természeténél fogva az ilyen szokatlan tárgyakat. Miután végtelen vöröseltolódás, ami miatt a nulla frekvencia a fogadott fény, így egyszerűen láthatatlan. Nem süt, és így a teljes értelemben vett fekete. Csak néhány indirekt jelek is remélem, hogy megfigyelje a fekete lyuk, például a rendszer kettős csillagok, ahol élettársa lenne egy normális csillag. A látható csillagok mozgás észrevételeit az általános gravitációs mező egy ilyen pár lehet megbecsülni a tömege láthatatlan csillagok, és ha ez az érték meghaladja a tömege a Nap három vagy több alkalommal, akkor lehet azt mondani, hogy találtunk egy fekete lyuk.
Most, több jól tanult bináris rendszer, amelyben a tömeg egy láthatatlan partner a becslések szerint 5 vagy akár 8 naptömeg. Valószínűleg ez egy fekete lyuk, de a csillagászok finomítani ezeket a becsléseket inkább hívni ezek a tárgyak jelöltek egy fekete lyuk.
Gravitációs idő dilatáció mértéke és bizonyíték, amely a vöröseltolódás, nagyon közel a neutroncsillag, és közel a fekete lyuk gravitációs sugara, ez olyan nagy, hogy míg ott, mintha kővé.
Egy olyan szerv alá egy fekete lyuk gravitációs mező által képezett tömeg egyenlő 3 napenergia tömegeket, csökkenő távolságban 1 Mill. Km a gravitációs sugara ez mindössze körülbelül egy óra. De az óra, ami hazugság messze a fekete lyuk, a szabadesés a test ezen a területen kifeszített időt a végtelenségig. Minél közelebb van a test alá, hogy a gravitációs sugara, annál lassabban fog benyújtani ezt a járatot a távoli megfigyelő. Body, megfigyelt messziről, akkor a végtelenségig megközelíteni a gravitációs sugara, és soha nem éri el. Ez tükrözi a lassuló idő mellett egy fekete lyuk.
Fogalmak a tér és idő, Einstein fogalmazott a relativitáselmélet, messze a legtöbb következetes. De makroszkopikus, mint tapasztalatok alapján a tanulmány a makroszkopikus objektumok, a nagy távolságok és a hosszú ideig. Az építési elméletek mikroszkopikus jelenségek, ez a klasszikus geometrikus minta, feltételezve folytonosságát időben és térben (tér-idő kontinuum) költözött egy új területen módosítás nélkül. Kísérleti adatok ellentmondó alkalmazása a relativitáselmélet a mikroszkopikus világ, mégis. De a nagyon fejlesztés kvantumelmélet szükségessé teheti a fogalmak fizikai térben és időben. Már beszéltünk superstring elmélet, amely az elemi részecskék harmonikus rezgések ezen húrok, összeköti a fizika geometria. Ez azt jelenti, hogy mi vagyunk az új fejlődési szakaszában a tudomány, egy új szintű tudás vissza az előrejelzések Einstein 1930 „Mi jön a furcsa következtetést: most kezdjük azt hinni, hogy az elsődleges szerepet játszik a tér, az ügyet meg kell szerezni az űrből , hogy úgy mondjam, a következő lépésben. Mindig is úgy véltük az elsődleges kérdés, és a másodlagos helyet. Space, hogy úgy mondjam, most bosszút és a „eszik” számít. " Lehet, hogy egy kvantum tér, alapvető hossza L. bevezetésével ezt a koncepciót, akkor elkerülhető a nehézségek a modern kvantumelmélet. Ha fennállása beigazolódik, ez lenne a harmadik L (kivéve a Planck-állandó, a fény sebessége vákuumban) alapvető állandó fizika. A létezése tér és jelenti, hogy létezik egy időszelet kvantum (egyenlő L / c), korlátozzák a meghatározásának pontossága az időrések.
Egységét és sokfélesége TULAJDONSÁGAI TÉR ÉS AZ IDŐ
Plan szemináriumok (2 óra)
1. Fejlesztési koncepciók a térben és időben.
2. A főbb rendelkezéseit, a speciális és általános relativitáselmélet.
3. Általános és speciális tulajdonságai térben és időben.
Témák jelentések és összefoglalók
1. Idő és fekete lyukak.
2. Nem-fizikai formáira térben és időben.
3. Van-e Time Machine lehetséges?