![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Некоторые парадоксы теории относительности |
Происхождение названия “теория относительности” Название “теория относительности” возникло из наименования основного принципа (постулата), положенного Пуанкаре и Эйнштейном в основу из всех теоретических построений новой теории пространства и времени. Содержанием теории относительности является физическая теория пространства и времени, учитывающая существующую между ними взаимосвязь геометрического характера. Название же “принцип относительности” или “постулат относительности”, возникло как отрицание представления об абсолютной неподвижной системе отсчета, связанной с неподвижным эфиром, вводившимся для объяснения оптических и электродинамических явлений. Дело в том, что к началу двадцатого века у физиков, строивших теорию оптических и электромагнитных явлений по аналогии с теорией упругости, сложилось ложное представление о необходимости существования абсолютной неподвижной системы отсчета, связанной с электромагнитным эфиром. Зародилось, таким образом, представление об абсолютном движении относительно системы, связанной с эфиром, представление, противоречащее более ранним воззрениям классической механики (принцип относительности Галилея). Опыты Майкельсона и других физиков опровергли эту теорию “неподвижного эфира” и дали основание для формулировки противоположного утверждения, которое и получило название “принципа относительности”. Так это название вводится и обосновывается в первых работах Пуанкаре и Эйнштейна. Эйнштейн пишет: “. неудавшиеся попытки обнаружить движение Земли относительно “светоносной среды” ведут к предположению, что не только в механике, но и в электродинамике никакие свойства явлений не соответствуют понятию абсолютного покоя, и даже более того,- к предположению, что для всех координатных систем, для которых справедливы уравнения механики, имеют место те же самые электродинамические и оптические законы, как это уже доказано для величин первого порядка. Мы намерены это положение (содержание которого в дальнейшем будет называться “принципом относительности”) превратить в предпосылку. “ А вот что пишет Пуанкаре: “Эта невозможность показать опытным путем абсолютное движение Земли представляет закон природы; мы приходим к тому, чтобы принять этот закон, который мы назовем постулатом относительности, и примем его без оговорок.” Но крупнейший советский теоретик Л. И. Мандельштам в своих лекциях по теории относительности разъяснял: “Название “принцип относительности” - одно из самых неудачных. Утверждается независимость явлений от неускоренного движения замкнутой системы. Это вводит в заблуждение многие умы” На неудачность названия указывал и один из творцов теории относительности, раскрывший ее содержание в четырехмерной геометрической форме, - Герман Минковский. В 1908 г. он утверждал: “. термин “постулат относительности” для требования инвариантности по отношению к группе , кажется мне слишком бедным. Так как смысл постулата сводится к тому, что в явлениях нам дается только четырехмерный в пространстве и времени мир, но что проекции этого мира на пространство и на время могут быть взяты с некоторым произволом, мне хотелось бы этому утверждению дать название: постулат абсолютного мира” Таким образом, мы видим, что названия “принцип относительности” и “теория относительности” не отражают истинного содержания теории.
Теория относительности, как современная теория пространства-времени. Содержание теории относительности, как четырехмерной физической теории пространства и времени, впервые отчетливо было вскрыто Германом Минковским в 1908 г. Лишь опираясь на эти представления, Эйнштейн сумел в 1916 г. построить общую теорию пространства-времени, включающую явление гравитации (общая теория относительности). Основным отличием представлений о пространстве и времени теории относительности от представлений ньютоновской физики является ограниченная взаимосвязь пространства и времени. Эта взаимосвязь раскрывается в формулах преобразования координат и времени при переходе от одной системе отсчета к другой (преобразования Лоренца) Вообще каждое физическое явление протекает в пространстве и времени и не может быть изображено в нашем сознании иначе, как в пространстве и во времени. Пространство и время суть формы существования материи. Никакой материи не существует вне пространства и времени. Конкретным изображением пространства и времени является система отсчета, т.е. координатно-временное многообразие чисел составляющие воображаемую сетку и временную последовательность всех возможных пространственных и временных точек. Одно и то же пространство и время могут изображаться различными координатно- временными сетками (системами отсчета). Вместо чисел пространство-время может изображаться числами причем эти числа не произвольны, а связаны с предыдущими совершенно определенного вида формулами преобразования, которые и выражают свойства пространства- времени. Итак, каждое возможное изображение пространства и времени можно связать с определенной системой отсчета, систему отсчета - с реальным телом, координаты - с конкретными точками тела, моменты времени с показаниями конкретных часов, расставленных в различных системах отсчета. Тело отсчета необходимо для проведения конкретных измерений пространственно- временных отношений. Не следует однако отожествлять систему отсчета с телом отсчета, как это предполагают физики. Физики при изображении явлений пользуются любыми системами отсчета, в том числе и такими с которыми невозможно связать какое- либо реальное тело. Основанием для такого выбора служит представление о полном равноправии всех мыслимых систем отсчета. Следовательно, выбор системы отсчета является лишь выбором способа изображения пространства и времени для отображения исследуемого явления. Если выбраны две системы отсчета , каждая из которых подобным образом изображает одно и то же пространство-время, то, как это установлено в теории относительности, координаты в системах , определяемый для двух разобщенных событий как (a) остается одинаковым при переходе от Е к Е’, т.е. является инвариантом преобразований Лоренца, связывающих координаты и время в (c) Из (c), так же как из (a) и (b), следует относительность одновременности пространственно разобщенных событий, т.е. для двух событий, , будем иметь (d) В этих свойствах пространственно-временных координат и отражается существо новых представлений о пространстве и времени, связанных в единое геометрического типа многообразие, многообразие с особой, определяемой (а) и (b) четырехмерной псевдоевклидовой геометрией, геометрией, в которой время тесно связано с пространством и не может рассматриваться независимо от последнего, как это видно из (d).
Из этих же представлений вытекают важнейшие следствия для законов природы, выражаемые в требовании ковариантности (т.е. неизменяемости формы) любых физических процессов по отношению к преобразованиям четырехмерных пространственно-временных координат. В требовании также отражается представление о пространстве-времени как о едином четырехмерном многообразии. Так представляют себе физики, конкретно применяющие теорию относительности, ее реальное содержание. При этом понятие относительности приобретает лишь смысл возможной множественности пространственно-временных изображений явлений при абсолютности содержания, т.е. законов природы. Постулаты Эйнштейна.Преобразования Лоренца, отражающие свойства пространства-времени, были выведены Эйнштейном, исходя из 2 постулатов: принципа относительности и принципа постоянства скорости света. 1. Законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, находящихся относительно друг друга в равномерном поступательном движении, эти изменения состояния относятся. 2. Каждый луч света движется в “покоящейся” системе координат с определенной скоростью , независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом. Значение этих постулатов для дальнейшего развития теории пространства- времени состояло в том, что их принятие прежде всего означало отказ от старых представлений о пространстве и времени, как о многообразиях, не связанных органически друг с другом. Принцип относительности сам по себе не представлял чего-либо абсолютно нового, т.к. он содержался и в Ньютоновской физике, построенной на базе классической механики. Принцип постоянства скорости света также не был чем-то абсолютно неприемлемым с точки зрения ньютоновских представлений о пространстве и времени. Однако эти два принципа, взятые вместе привели к противоречию с конкретными представлениями о пространстве и времени, связанные с механикой Ньютона. Это противоречие можно проиллюстрировать следующим парадоксом. Пусть в системе отсчета в точке, совпадающей с началом координат произошла вспышка света. В последующий момент времени фронт световой волны, в силу закона постоянства скорости света, распространился до сферы радиуса . Однако в соответствии с постулатами Эйнштейна, это же явление мы можем рассмотреть и точки зрения системы отсчета , движущейся равномерно и прямолинейно вдоль оси , так, что ее начало координат и направления всех осей совпадали в момент времени с началом координат и направлениями осей первоначальной системы . В этой движущейся системе, соответственно постулатам Эйнштейна, за время свет также распространится до сферы радиуса, однако, в отличие о предыдущей сферы должен лежать в начале координат системы . Несовпадение этих сфер, т.е. одного и того же физического явления, представляется чем-то совершенно парадоксальным и неприемлемым с точки зрения существующих представлений. Кажется, что для разрешения парадокса надо отказаться от принципа относительности, либо от принципа постоянства скорости света. Теория относительности предлагает, однако, совершенно иное разрешение парадокса, состоящее в том, что события, одновременные в одной системе отсчета , неодновременны в другой, движущейся системе , и наоборот.
Введепие в эйнштейновские представления о пространстве и времепи. Эйнштейновский подход к преобразованиям Лоренца. Сложение скоростей. Принцип относительности. Некоторые применения принципа относительности. Импульс и масса в теории относительности. Эквивалентность массы и энергии. Релятивистский закон преобразования энергии и имнуль-са. Заряженные частицы в электромагнитном ноле. Экспериментальное подтверждение специальной теории относительности. Еще об эквивалентности массы и энергии. На пороге новой теории элементарных частиц. Опровержение теорий. Диаграммы Мниковского и метод коэффициента. Геометрия событий и пространственно-временной континуум. Проблема причинности и наибольшая скорость распространения сигналов в теории относительности. Собственное время. "Парадокс близнецов". Реконструкция прошлого как сущность диаграмм Мипковского. Эддингтоп А. Пространство, время и тяготение. Одесса, "Мате-зис", 1923. 216 с. Что такое геометрия? Сокращение Фитцджеральда. Относительность. Мир четырех измерений. Силовые поля. Виды пространства
1. Концепция относительности пространства-времени
2. Пространство и время. Принципы относительности. Необратимость времени
3. Фундаментальные законы материи и концепция относительности пространства и времени
4. Элементы специальной теории относительности
5. Элементы специальной теории относительности
9. Современные понятия пространства, времени и ограниченность преобразований лоренца
10. Обживание социального пространства/времени
11. Геометрии Галилея и Минковского как описания пространства-времени
12. Изучение устройства и принцип действия реле времени
13. Основные постулаты кейнсианства
14. Альтернативні концепції теорії макроекономічного регулювання економіки: теорія і практика
16. Теория лингвистической относительности Сепира - Уорфа
17. Принцип относительности Эйнштейна
18. Философские аспекты теории относительности
19. Единая теория поля, пространства и времени
20. Классическая физика и теория относительности
21. Нарушение принципа относительности
25. Общие положения теории относительности
26. Основные принципы денежной теории Милтона Фридмена
27. Принцип относительности Эйнштейна
28. Некоторые парадоксы теории относительности
29. Калибровочно-эволюционная интерпретация специальной и общей теорий относительности
31. Теория относительности. Эволюция и структурная организация Вселенной
32. Специальная и общая теория относительности Эйнштейна
33. Частная теория относительности Эйнштейна
35. Генезис (развитие) теории правового государства с древнейших времен и по наши дни
36. Происхождение права, теории происхождения права, понятие признаки, виды, функции, принципы
37. Телекоммуникационные компьютерные сети: эволюция и основные принципы построения
41. Основные понятия в теории функциональных систем Анохина
43. Основные принципы диалектической и формальной логики и их содержание
44. Основные принципы диалектики
45. Сравнительный анализ основных принципов бухгалтерского учета в России и США
46. Сущность и основные принципы маркетинга
48. Основные принципы политической деятельности государя в концепции Н.Макиавелли
49. Относительная фазовая манипуляция - метод повышения надежности передачи информации
50. Придаточные предложения относительные и посессивность в современных славянских языках
51. Проблема времени и пространства в романе М.Булгакова "Мастер и Маргарита"
52. Симметpия относительно окpужности
53. Перемещение во времени трехмерного пространства
58. Десять основных законов вещей и времени
59. Относительная влажность воздуха
60. Скорость света в одном направлении относительно поверхности Земли
61. Явления, обусловленные движением Земли относительно мирового эфира
62. Основные положения прочностной теории напряженного состояния
63. Единство вещества, энергии и информации – основной принцип существования живой материи
64. Основные принципы международной политики
65. Основные принципы местного самоуправления
66. Основные принципы международного права
67. Понятие и основные принципы государственного управления
69. Основные принципы организации и деятельности прокуратуры
73. Основные типы научных и богословских теорий происхождения религий
74. Относительность и абсолютность в нравственности
75. Основные принципы тантрического секса
76. Действие нормативно-правовых актов во времени, пространстве и по кругу лиц в РФ
77. Основные понятия и принципы права
79. Основные понятия теории физической культуры: их сущность и соотношение
80. Конверсия основных положении теории спортивной подготовки в процессе физического воспитания
81. Исследование хронобиологических особенностей восприятия времени и пространства у спортсменов
82. Проблема абсолютности – относительности научного познания и единый метод обоснования
83. Основные черты философии нового времени
84. Философия Иммануила Канта (1724–1804). Основные проблемы и принципы
85. Экологическая оценка: основные понятия и принципы
89. Сравнительная характеристика методов принятия решений относительно инвестиционных программ
90. Теории цикла. Принцип акселерации
91. Основные позиции к сдаче предмета экономической теории
92. Русская Правда - основные экономические принципы
93. Основные проблемы теории морали
94. Гипотеза лингвистической относительности
95. Как подготовить специалиста: некоторые основные принципы обучения студентов
96. Балканское измерение пространства и времени
97. Проблема времени и пространства в Метагалактике
98. Земная кора, формирование рельефа и основные принципы тектоники
99. Информационное телевизионное вещание в г.Красноярске: основные принципы