Предпосылки возникновения и основные положения специальной теории относительности А. Эйнштейна.
Еще в классической механике был известен принцип относительности Галилея: «Если законы механики справедливы в одной системе, движущиеся прямолинейно и равномерно относительно первой». Такие системы называются инерциальными, поскольку движение в них подчиняется закону инерции, гласящему: «Всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если только оно вынуждено изменить его под влиянием движущих сил».
В начала 20 века выяснилось, что принцип относительности справедлив не только в механике, но также в оптике и электродинамике. Расширив свое значение, он теперь звучал так: любой процесс протекает одинаково в изолированной материальной системе, и в такой же системе, находящейся в состоянии равномерного прямолинейного движения. Или: законы физики имеют одинаковую форму во всех инерциальных системах отчета.
После того как физики отказались от представления о существовании эфира как всеобщей среды, рухнуло представление об эталонной системе отсчета. Все системы отсчета были признаны равнозначными, и принцип относительности стал универсальным. Теория относительности утверждает, что все системы отсчета одинаковы и нет какой-либо одной, имеющей преимущество перед другими (относительно которой эфир был бы неподвижен).
Переход от одной инерциальной системы к другой осуществлялся в соответствии с преобразованиями Лоренца. Однако экспериментальные данные о постоянстве скорости света, полученные путем сравнения лучей, идущих от подвижных и неподвижных звезд, привели к парадоксу, для разрешения которого понадобилось введение принципиально новых представлений.
|
|
|
Поясним сказанное на след.примере. Предположим, что мы плывем на корабле, движущимся прямолинейно и равномерно относительно берега. Все законы движения остаются здесь такими же как и на берегу. Общая скорость движения будет определяться суммой движения на корабле и движения самого корабля. При скоростях, далеких от скорости света, это не приводит к отклонению от законов классической механики. Но если наш корабль достигнет скорости, близкой к скорости света, то сумма скорости движения корабля и на корабле может превысить скорость света, чего на самом деле не может быть, т.к. в соответствии с экспериментом Майкельсона-Морли: «скорость света всегда одинакова во всех системах координат, независимо от того, движется ли излучающий источник или нет, и независимо от того, как он движется».
Пытаясь преодолеть возникшие трудности, в 1904 г. Лоренц предложил считать, что движущиеся тела сокращаются в направлении своего движения (причем коэффициент сокращения зависит от скорости тела), и что в различных системах отсчета измеряются кажущиеся промежутки времени. Но в след.год Эйнштейн истолковал кажущееся время в преобразованичх Лоренца как истинное. Как и Галилей, Эйнштейн использовал мысленный эксперимент, который получил название «поезд Эйнштейна». «Представим себе наблюдателя, едущего в поезде и измеряющего скорость света, испускаемого фонарями на обочине дороги, т.е. движущего со скоростью С в системе отсчета, относительно которой поезд движется со скоростью U. По классической теореме сложения скоростей наблюдатель, едущий в поезде, должен был бы приписать свету, распространяющемуся в направлении движения поезда, скорость «С+U». Однако скорость света выступает как универсальная постоянная природы.
|
|
|
Рассматривая это противоречие, Эйнштейн предложил отказаться от представления об абсолютности и неизменности свойств пространства и времени. Данный вывод противоречит обыденному опыту, поскольку этих изменений мы непосредственно не наблюдаем и не можем представить никакого пространства, кроме 3-х мерного, и никакого времени, кроме одномерного. Но наука совсем не обязательно должна следовать здравому смыслу и неизменным формам чувственности. Главный критерий для нее – соответствие теории и эксперимента. Теория Эйнштейна удовлетворяла этому критерию и была принята. В свое время и представления о том, что Земля круглая и движется вокруг солнца, тоже казались противоречащими здравому смыслу и наблюдению, но именно они оказались справедливыми.
Дата добавления: 2015-12-16; просмотров: 17; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!