A témában a koncepció a modern tudomány relativitáselmélet
Kivonat a témában koncepció a modern tudomány
elektrodinamika fejlődés vezetett felülvizsgálatát a fogalmak a tér és az idő. A klasszikus fogalmak a tér és idő, akkor tekinthető megváltoztathatatlan évszázadokon át a mozgás nincs hatással az idő folyamán (idő abszolút) és a lineáris méretei szervezet nem attól függ, hogy a test nyugalomban van, vagy mozog (abszolút hossz).
Einstein speciális relativitáselmélete - egy új elmélet a tér és idő, amely felváltotta a régi (klasszikus) előadások.
A törvények az elektrodinamika és a relativitás elvét
Miután létrehozta elektrodinamika kételkednek elvének galileai relativitás az elektromágneses jelenségek.
A relativitás elve a mechanika és az elektrodinamika. Miután a második felében a XIX század Maxwell megfogalmazott alapvető törvényei az elektrodinamika, felmerült a kérdés, hogy a relativitás elve alkalmazandó, és az elektromágneses jelenségek. Más szavakkal, akár az elektromágneses áramlási folyamatokat (kölcsönhatása díjak és áramok, elektromágneses hullámok terjedésének, stb) ugyanaz minden inerciális referencia rendszerek? Vagy talán, egyenletes mozgás, anélkül, hogy a mechanikai jelenség, van valami hatása az elektromágneses folyamatokat?
Ahhoz, hogy erre a kérdésre válaszolni, hogy meg kell vizsgálni, hogy változtatni az alapvető törvényei elektrodinamika az átmenet az egyik tehetetlenségi rendszerből a másikba, vagy mint Newton, azok változatlanok maradnak. Csak az utóbbi esetben, betérhetünk a kétségek érvényességét relativitás elve az elektromágneses folyamatok és véleményünk szerint ez az elv, mint az általános természeti törvény.
elektrodinamika jogszabályok bonyolultak, és szigorú megoldás erre a problémára - nem könnyű feladat. Azonban egyszerű megfontolások, úgy tűnik, meg lehet találni a helyes választ. Törvényei szerint elektrodinamika sebességének elektromágneses hullámok terjedését vákuumban minden irányban azonos, és egyenlő az: c = 3 × 10 8 m / s. Másrészt, a törvény szerint a hozzáadásával newtoni mechanika sebesség sebesség lehet egyenlő c csak egy kiválasztott referencia képkocka. Minden más referenciakeret mozgó, tekintettel a választott rendszernek a v sebességgel. a fénysebesség meg már c # 9472; v. Ez azt jelenti, hogy ha csak a szokásos törvény hozzáadásával sebességek, az átmenet az egyik tehetetlenségi rendszerből a másikba jogszabályok elektrodinamika meg kell változtatni annak érdekében, hogy ebben az új referenciakeret a fény sebessége nem egyenlő volt ettől. és c # 9472; v.
Így mutatott némi ellentmondást elektrodinamika és a newtoni mechanika, törvények, amelyek összhangban vannak a relativitás elve. Nehézségekre, megpróbál leküzdeni három különböző módon.
Az első lehetőség az volt, hogy állapítsa meg csődbe a relativitás elve alkalmazott elektromágneses jelenségek. Ezt az álláspontot védte nagy holland fizikus, alapítója az elektronikus elmélet H. Lorentz. Elektromágneses jelenségek amióta a Faraday tekinthető folyamatok különösen átható közeg kitöltésével az összes helyet, # 9472; „Az éteres”. Inerciális referencia rendszer nyugalmi képest a-éter, # 9472; ez különösen előnyösen szerinti Lorentz rendszer. Ez Maxwell elektrodinamikájától törvények tisztességes és a legegyszerűbb formában. Csak ez a sebesség referencia rendszer fény vákuumban azonos minden irányban.
A második lehetőség, hogy vállalja hibás Maxwell egyenletek és próbálja megváltoztatni őket, hogy azok az átmenet az egyik tehetetlenségi rendszerből a másikba (összhangban a hagyományos, klasszikus fogalmak a tér és az idő) nem változik. Egy ilyen kísérlet, különösen végeztek H. Hertz. Hertz, éterrel teljesen magával ragadott mozgó testek, és így az elektromágneses jelenségek egyaránt, függetlenül attól, hogy a test nyugalomban van, vagy mozog. A relativitás elve érvényes.
Végül a harmadik lehetőség az E nehézségek megoldása abban rejlik, hogy az elutasítás a klasszikus fogalmak a tér és idő, megőrzése érdekében mind a relativitás elve és Maxwell törvényei. Ez a leginkább forradalmi módon, mert ez azt jelenti, a felülvizsgálat a fizika, a legmélyebb, legalapvetőbb ötleteket. Ebből a szempontból nem pontatlan elektromágneses mező egyenletek és a törvények a newtoni mechanika, összhangban a régi fogalmak térben és időben. Meg kell változtatni a mechanika törvényei, nem a törvények a Maxwell-elektrodinamika.
Ez volt az egyetlen helyes egy harmadik lehetőséget. Következetesen fejlesztjük, Einstein jött az új fogalmak a tér és az idő. Az első két módon, mint kiderült, cáfolják kísérletben.
Ha Hertz megpróbálja módosítani a törvényeket a Maxwell-féle elektrodinamika világossá vált, hogy az új egyenletek nem képesek megmagyarázni néhány megfigyelt tényeket. Így szerint a Hertz elmélet mozgó víz kell teljesen magával ragadja egy terjedő fény ott, mert magával ragadja észter, amelyben a fény terjed. A tapasztalat azt mutatja, hogy a valóságban nem így van.
Lorentz szempontból, hogy nem kell a kiválasztott referencia-rendszer csatlakozik a globális étert bennmaradó abszolút pihenés, szintén cáfolja közvetlen kísérletekben.
Így, az ötlet egy előnyös referenciakeret nem bírta a kísérleti hitelesítés. Ez azt jelentette, viszont, hogy nincs speciális környezet - „luminiferous éteren” -, ami annak tulajdonítható, hogy a preferenciális referencia rendszer nem létezik.
Elfogadom a relativitás elve Maxwell elektrodinamikájától csak úgy volt lehetséges felhagy a klasszikus fogalmak a tér és idő, amely szerint a távolság, és nem függ a vonatkoztatási rendszer az idő.
A posztulátumai a relativitáselmélet
Két posztulátumok hátterében a relativitáselmélet.
Egészen másképp Einstein megközelíteni a problémát: nem szükséges újra feltalálni a különböző hipotézisek megmagyarázni a negatív eredmények minden kísérlet felismerni a különbséget a tehetetlenségi rendszerekben. Törvény a természet teljes egyenlőséget minden inerciális referencia rendszerek nemcsak mechanikus, hanem elektromágneses folyamatokat. Nincs különbség a pihenés és egyenletes mozgás.
A relativitás elve - a központi tétele Einstein elmélete. Ez az alábbiak szerint történik: minden természetes folyamatok zajlanak azonos minden inerciális referencia rendszereket.
Ez azt jelenti, hogy az összes tehetetlenségi rendszerekben a fizikai törvények azonos alakúak. Így a relativitás elve a klasszikus mechanika lehet általánosítani minden folyamat a természetben, beleértve az elektromágneses. De a relativitáselmélet alapja nem csak a relativitás elve. Van még egy második posztulátum: fénysebesség vákuumban ugyanaz minden inerciális referencia rendszereket. Ez nem függ a forrás aránya az audio jelet a fényérzékelő sebességet.
A fény sebessége tart olyan különleges helyzetben van. Sőt, ez következik az elmélet posztulátumai relativitáselmélet, a fény sebessége vákuumban a lehető legnagyobb átviteli sebesség a kölcsönhatás a természetben.
Hogy mer megfogalmazni posztulátumai a relativitáselmélet volt nagy szükség a tudományos gondolkodás, mert azok ellentmondanak a klasszikus fogalmak térben és időben.
Tény, hogy tegyük fel, hogy abban az időben, amikor a származási inerciális referencia rendszerek K és K1. mozgó egymáshoz képest egy v sebességgel. egybeesik az eredete van egy rövid villanást. Közben rendszer t el vannak tolva egymáshoz képest olyan távolságban vt. egy gömb alakú hullám felület sugara ct:
Rendszer K és K1 egyenlő, és a fény sebessége azonos az egyik vagy a másik rendszert. Ezért, a szempontból a megfigyelő, társított referencia rendszer K. gömb központ lesz található az O pont, és a megfigyelő szemszögéből, kapcsolódó R1 referencia rendszer. ő azon a ponton O1. De ez nem lehet egy és ugyanazon gömbfelület centrumokat Mintegy és O1. Ez a látszólagos ellentmondás abból ered, hogy az érvelés alapján posztulátumai a relativitáselmélet.
Az ellentmondás itt valóban létezik. De nem a relativitáselmélet. csak
ellentmond a klasszikus fogalmak a tér és idő, amely nagy sebességnél már tisztességtelen.
Kezdete előtt a XX század nem volt kétséges, hogy az idő abszolút. Két esemény egyidejű a föld lakói ugyanakkor a lakosság bármely tér civilizáció. Létrehozása a relativitáselmélet azt mutatta, hogy ez nem így van.
A sikertelenség oka a klasszikus fogalmak a tér és az idő helytelen feltételezés a lehetőségét, instant kölcsönhatások és jeleket egy pont a térben a másikba. Létezik egy véges határérték kölcsönhatások mértéke szükségessé a mélyreható változásokat hagyományos fogalmak a tér és idő alapján napi tapasztalat. Az abszolút idő fogalmát folyik egyszer és mindenkorra rámpa, eltekintve az ügyet, és a mozgás helytelen.
Ha feltesszük a pillanatnyi terjedési jelek az az állítás, hogy az események két, térben elkülönülő és B pontok történt ugyanabban az időben lesz abszolút értelemben. Ez lehet helyezni a A és B pontok órák és szinkronizálhatja őket a pillanatnyi jeleket. Ha egy ilyen jelet küldött A. például a 0 óra és 45 perc alatt, és ez az a egyben az óra a jött a B pont, ez azt jelenti, hogy az óra megjeleníti az időben, azaz Azt szinkronizálva. Ha ilyen nincs egyezés, az órát lehet szinkronizálni, miután előrehozta órán azt mutatják, hogy kevesebb időt idején az indulási jelet.
Mindenesetre például két villám, egyidejű, ha azok előfordulnak ugyanabban jelzések szinkronizált órák.
Csak pozicionálás A és B pontok szinkronizált órák, meg tudja ítélni hogy volt-e bármilyen két esemény ezeken a pontokon ugyanabban az időben, vagy nem. De hogyan lehet óráinak bizonyos távolságban egymástól, ha nem végtelenül nagy sebességű jel terjedését?
Mert óraszinkronizálás természetesen igénybe fény vagy általában elektromágneses jelet, hiszen sebessége az elektromágneses hullám vákuum szigorúan meghatározott, állandó.
Nézzük egy egyszerű módszer óra szinkronizálás, ami nem igényel számításokat. Tegyük fel, hogy az űrhajós akar tudni, hogy azonos órajelen A és B szerelt ellentétes végein az űrhajó.
Erre a célra keresztül forrás van rögzítve a hajó és közepén helyezkedik el, űrhajós termel a felvillanó fény. Fény egyszerre éri el mindkét óra. Ha az óra ezen a ponton azonos, akkor az óra szinkronizálása.
De ez is csak egy viszonylag K1 referencia rendszerrel. társított a hajó
A rendszer, mint a referencia, amellyel szemben a hajó K.
mozog, más a helyzet. Az óra az íj a hajó távol attól a helytől, ahol volt egy villanás fényforrás (egy pont koordináta-OS), és hogy elérje az óra A fény utazni nagyobb távolságra, mint a fele a hossza a hajót.
Ezzel szemben az órát a hátsó közeledik a lobbanáspont és a jel fény útjának hossza kevesebb, mint fele a hajó (az ábrán a bal oldalon mutatja, hogy az első esetben, a koordinátákat x és x1 egybeesett a kitörés, majd a fény éri órákban). Ezért a megfigyelő a K rendszer megállapítja, hogy a jel eléri az óra egyszerre.
Bármely két esemény az A és B pontok A szimultán K1. szimultán a rendszer K. De a rendszer tekintetében az elvet a rendszer K1 és K egyenértékű. Egyik ilyen rendszereket nem lehet előnyös. Ezért kénytelenek vagyunk megállapítani, hogy a egyidejűsége térben elválasztott események relatív. Az ok a viszonylagosságát szimultaneitás, mint látjuk, a végesség a terjedési sebessége jeleket.
egyidejűsége események relatív. Képzeld el élénken, „érezni”, képtelenek vagyunk annak a ténynek köszönhető, hogy a fény sebessége sokkal nagyobb, mint a sebesség, amellyel haladunk.
A fő következményei posztulátumai a relativitáselmélet.
A posztulátumok a relativitáselmélet feltételezi számos legfontosabb következtetéseket tulajdonságaival kapcsolatos térben és időben.
A relatív távolságot. A távolság nem abszolút mennyiségét, de függ a mozgási sebessége a test képest egy adott referencia-rendszer.
Lo jelölik a hossza a rúd képest a referencia képkocka K., amely a rúd nyugszik. Ezután, az L hosszúság a rúd a rendszerben a referencia-K1. képest, amelyben a pálca mozog sebességgel formula határozza meg:
Amint látható ez a képlet, L A relativitás időintervallum. Legyen az időintervallum két esemény között ugyanabban a tehetetlenségi rendszer pont K. # 964; 0. Ezek az események, például lehet két tűs metronóm, és számít másodperc. Ezután az intervallum # 964; e között a két esemény a rendszerben K1 referencia képest elmozdulnak K rendszerben a következőképpen fejezhető ki: Nyilvánvaló, hogy # 964;> # 964; o. Ez a relativisztikus hatás lassítása időt a mozgó kereteket. Ha v Relativisztikus sebességgel kívül jogot. Új relativisztikus fogalmak a tér és idő az az új törvény hozzáadásával sebességek. Nyilvánvaló, hogy a klasszikus törvénye sebesség nem lehet érvényes, hiszen ez ellentétes az állítás állandóságának a fénysebesség vákuumban. Ha a vonat halad egy v sebességgel és az autó az irányt a vonat alkalmazza a fény hullám, a sebessége a Földhöz képest egyenlőnek kell lennie újra. v helyett + c. Az új törvény a hozzáadott sebesség és kell vezetnie a kívánt eredmény. Írunk a sebesség kívül törvény a speciális esetben, amikor a test mozog a tengely mentén X1 K1 referencia rendszerrel. amely viszont sebességgel mozog v a kerethez képest K. Továbbá, a mozgási tengelyen X és X1 jelentése azonos minden alkalommal, és a koordináta tengelyt Y és Y1. Z, Z1 és párhuzamos marad. Jelöljük a relatív sebessége a test K1 keresztül v1. és a sebesség a testet a V. Ezután a relativisztikus sebességgel kívül törvény fog kinézni Ha. a frakció a nevezőben lehet hanyagolni, és ahelyett, hogy a szemetet a bal megkapjuk a klasszikus törvénye hozzáadásával sebességek: v2 = v1 + v. Ha v1 = c, és ez egyenlő a v2 sebesség C. által előírt második tétel a relativitás. Tény, hogy A figyelemre méltó tulajdonsága a relativisztikus sebességgel kívül jogot, hogy bármikor v sebességgel, és v1 (természetesen nem a nagy s) kapott v2 sebessége nem haladja meg a. Természetesen „fogalmak Modern Természettudományi” előadások AA Gorelov fizika tankönyv GY Myakishev, BB Buhovtsi
Kapcsolódó cikkek