Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Скорость света с всегда равна 2,998·108 м/с и не зависит от скорости источника света и скорости наблюдателя.





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСТЕЛЬНОСТИ

Альберт Эйнштейн, 1905 год

 

Введение

Механика, которую мы изучаем в школе и изучением которой мы ограничиваемся во многих институтах (механика Ньютона), предполагает, что скорость тел невелика, значительно меньше скорости света. Если же скорость тел приближается к скорости света, то механика Ньютона оказывается неверна[1]. В механике Ньютона, кроме того, считается, что взаимодействие, в частности, гравитационное, передаётся мгновенно, без всякой задержки. На самом деле это не так. Получается, что классическая механика ограничена в своём применении. Между тем, существует теория, которая годится для любых скоростей и в которой скорость взаимодействия естественным образом получается конечной, хотя и большой. Это - специальная[2]теория относительности или релятивистская[3] теория.

Может показаться, что в природе мало найдётся объектов, требующих для своего рассмотрения применение специальной теории относительности (в дальнейшем – СТО). Во всяком случае, на глаза нам не попадаются тела, двигающиеся со скоростями близкими к скорости света. Это обманчивое впечатление. Действительно, во-первых, свет и вообще электромагнитное излучение распространяется со скоростью света, что требует применения СТО. Во-вторых, классическая теория электричества, впрочем, как и квантовая, по сути уже релятивистская теория, в частности, магнитное поле – это чисто релятивистский эффект. Далее, со скоростью, очень близкой к скорости света, двигаются нейтрино – частицы, во множестве образующиеся при слабом[4] взаимодействии. Электроны в атомах двигаются со скоростями, составляющими от одной трети до половины скорости света. А атомы никак не назовёшь малочисленными объектами, и их описание требует применения СТО. Этого же требует описание фотоэффекта, эффекта Комптона, эффекта Черенкова и многих других явлений микромира. В частности, ядерные и термоядерные реакции невозможно объяснить без знания СТО. Есть и объекты макромира, также требующие для своего рассмотрения использование СТО. Например, далёкие галактики удаляются от нас со скоростями, близкими к скорости света (!). Рассмотрение таких экзотических объектов, как чёрные дыры, как и рассмотрение эволюции всей Вселенной, требует применения СТО. Как видим, СТО – теория, без которой правильное современное представление о мире было бы невозможным.

Специальной теории относительности – сто лет! В своё время она привлекала внимание широкой публики своей экзотичностью, необычными следствиями, в частности, неодинаковостью течения времени в неподвижном и движущемся объектах. Теперь энтузиазм публики поубавился. И, несмотря на то, что СТО упоминается и в школьных и в институтских программах, людей, знающих и понимающих СТО, - очень немного и находятся они, естественно, среди физиков. Главной трудностью восприятия СТО большинством обычных людей является парадоксальность теории, её несоответствие так называемому здравому смыслу. Но это вообще характерно для современных физических, да и не только физических теорий. Понимание устройства мира за последние сто лет драматически возросло, и произошло это благодаря проведению весьма сложных и тонких экспериментов, описать которые обычным, популярным языком весьма затруднительно. Такие эксперименты естественно требуют для своего проведения сложного и зачастую дорогостоящего оборудования, уникальных приборов. Современный физический эксперимент на кухне не проведёшь. Вот поэтому современные достижения экспериментальной физики не пользуются вниманием большинства людей. Да и результаты получаются у современных физиков, по меньшей мере, странные, в которые не хочется верить. А вот своему жизненному опыту, естественно не отягощённому экспериментированием на современном оборудовании в современной физической лаборатории, мы привыкли доверять безраздельно. Отсюда и трудности в восприятии СТО, выводы которой, как мы увидим в дальнейшем, действительно плохо укладываются в обычную, нормальную голову. Но здесь мы сразу же должны очень твёрдо, жёстко заявить, что верна именно СТО, именно её выводы подтверждаются экспериментами и практической деятельностью человека (атомные электростанции, термоядерное оружие и многое другое). А здравый смысл на современном этапе познания мира помочь не может, со временем либо родится новый здравый смысл (это может произойти, если только люди действительно возьмутся за ум и будут учиться современной физике как бы тяжело не было это учение), либо человечество откатится назад в те блаженные времена, когда все споры решала сила, а не ум, и современная техническая цивилизация, оказавшись тупиковой ветвью развития, погибнет.

И ещё одно замечание надо сделать перед изложением самой теории. Мы привыкли под словом культура понимать литературу, живопись, музыку, театр и тому подобное. Словосочетание, которое можно встретить в СМИ, - деятели культуры и науки – привычным для нас образом отделяет науку от культуры. Скажем больше, здесь проявляется опять таки привычное деление людей на гуманитариев и технарей, на физиков (чуть не написал шизиков) и лириков[5]. По моему твёрдому убеждению это деление глубоко ошибочно. И пока оно будет сохраняться, будет сохраняться и опасность для человечества вернуться во времена пещерных дикарей, в своё, так сказать, естественное состояние, не отягощённое знаниями, культурой, техникой. Опасность будет даже не сохраняться, а усиливаться, потому что научный и технический прогресс налицо, а вот развитие человека, понимание им реальности отстают катастрофически. Так вот, СТО – это явление человеческой культуры. И это надо понимать как в обычном смысле, то есть признать СТО в качестве эстетической ценности, а для этого есть все основания, знающие люди говорят, что СТО – красивая теория[6], так и в широком, новом смысле, когда наука будет пониматься как неотъемлемая часть человеческой культуры, её существеннейшая часть.

 

Постулаты СТО

Достоинством любой хорошей физической теории является то, что самое существенное в ней может быть изложено в нескольких предложениях или формулах. В случае СТО – это два постулата[7].

 

Первый постулат.Постоянство скорости света

Скорость света с всегда равна 2,998·108 м/с и не зависит от скорости источника света и скорости наблюдателя.

Парадоксальность данного постулата очевидна. Мы привыкли к тому, что, если мы стоим и наблюдаем за движущимся автомобилем и его скорость относительно нас составляет, к примеру, 70 км/час, то, двигаясь за первым автомобилем на втором, скорость которого относительно земли, скажем, те же 70 км/час, мы зафиксируем нулевую скорость первого автомобиля относительно второго, где находимся мы. Если бы мы ехали навстречу первому автомобилю, то мы зафиксировали бы уже удвоенную (140 км/час) скорость первого автомобиля относительно второго. Так понимается относительность скорости в классической механике, так нам подсказывает здравый смысл. Но всё это не годится для света. Будем ли мы двигаться навстречу источнику света, будем ли мы удаляться от него, - результат будет один и тот же: скорость света всегда будет равна с. Здесь очень важно осознавать, что это не прихоть Эйнштейна, не чудаковатые выверты заумной теории, а экспериментальный факт. Классический опыт Майкельсона – Морли, неоднократно впоследствии повторявшийся, однозначно утверждает это. А с природой не поспоришь! И, хочется нам это или не хочется, а утвердившиеся в нашей голове привычные представления надо менять, чтобы они соответствовали действительному положению вещей. Сам Эйнштейн объяснял этот странный результат странными свойствами пространства и времени[8]. Он предположил, что с точки зрения движущегося наблюдателя пространство сокращается в направлении движения в раз, а время «замедляется» в то же число раз так, что всегда получается правильный результат Δx/Δt=c для любого светового импульса. Важным следствием первого постулата теории относительности является предельность скорости света, никакой материальный объект не может двигаться со скоростью больше скорости света: v>с[9].

 

Второй постулат. Принцип относительности

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.