Классические представления о пространстве и времени.

 

 

Физика как наука берет свое начало от Галилея.

 

 

Глубокие размышления над различными видами движения в окружающем мире привели Галилея к принципу относительности.

Содержание принципа относительности Галилея состоит в том, что никакими механическими способами невозможно установить, пребывает инерциальная система в состоянии покоя или движется равномерно и прямолинейно.

Путешественник, который находится в каюте плывущего корабля, может считать, что книга, лежащая на столе, пребывает в состоянии покоя. Однако человек на берегу видит, что корабль плывет, поэтому он может считать, что книга движется с той же скоростью, что и корабль.

Исаак Ньютон, который родился в год смерти Галилея, взял на вооружение все методы, взгляды и знания, которые всколыхнули научный мир 17 в. Ньютон обобщил открытия Галилея в виде двух законов, добавил третий закон и выдвинул гипотезу, что все тела притягивают друг друга (закон всемирного тяготения). Он ввел новое понятие – массу. Исаак Ньютон – основатель классической механики. На основании его законов была создана всеохватывающая система взглядов на мир. Законы Ньютона пояснили движения планет, приливы и отливы и даже едва заметное вращение земной оси с периодом 26 000 лет.

Законы Ньютона нельзя рассматривать вне пространства и времени. В классической механике считается, что время течет одновременно во всех инерциальных системах отсчета, что пространственные масштабы и масса тел во всех инерциальных системах отсчета одинакова.

С. Я Маршак писал:

Был мир глубокой тьмой окутан.

Да будет свет! И вот явился Ньютон!

В конце 19 века многие ученые считали, что развитие физики завершилось. Поскольку законы механики, теория всемирного тяготения существуют более 200 лет, разработана молекулярно-кинетическая теория, подведен мощный фундамент под термодинамику, завершена электродинамика Максвелла, открыты фундаментальные законы сохранения: энергии, импульса, массы и электрического заряда.

Но у стихотворения С.Я. Маршака есть оригинальное продолжение:

Недолго ждал реванша сатана

Пришел Эйнштейн – все стало как всегда.

Т.е. все то, что в механике Ньютона было очевидным, оказалось неясным. Но был ли виновен в этом Эйнштейн?

Зарождение новой механики.

1881 г. американские ученый А. Майкельсон и Э. Морли во время опытов сравнивали скорость света в направлении движения Земли и в перпендикулярном направлении. В обоих случаях скорость света оказалась равной с=3*10⁸ м/с, что противоречило классическому правилу сложения скоростей.

 

Потом возникли сомнения в том, что масса тела всегда постоянна. Во время определения отношения  для электронов в катодных лучах, оказалось, что при больших скоростях движения электронов  уменьшается с увеличением скорости.

Эти противоречивые результаты привели к тому, что, образно выражаясь, зашатался классический фундамент физики, заложенный Ньютоном. Но нельзя было сделать вывод, что механика Ньютона не верна. Противоречили ей только опыты по определению скорости света или с движением частиц со скоростями, близкими к скорости света, поэтому была создана новая механика для скоростей, близких к скорости света в вакууме, и на звана она была релятивистской механикой (лат. relativus – относительный). Эта механика не отвергала классическую механику. Она только устанавливала границы ее применения. В ее основу были положены постулаты А. Эйнштейна – известного физика, творца современной физической науки. Постулат – это основное положение. Которое нельзя доказать логически. Постулат в физике является результатом обобщения опытных фактов.