Теория относительности А. Эйнштейна

Данная теория полностью ломает привычные понятия пространства, массы, времени. Оказывается, что геометрия пространства зависит от расположения масс. Вокруг массивных тел пространство несколько искривляется. Чтобы это проверить делались эксперименты по наблюдению расположения звезд в период солнечного затмения (о них уже говорилось ранее).

Самым необычным, с привычной точки зрения, в общей теории относительности является рассмотрение существования вещи как процесса движения в пространстве метрических координат и времени. Тело движется по кратчайшему пути в этом пространстве.

Теория относительности не оставляет без внимания вопросы космологии. Бесконечно или нет пространство? По представлениям общей теории относительности пространство имеет циклический профиль. Таким образом, можно себе представить, что наблюдатель, направивший свой взор из любой точки пространства через мощный телескоп, увидит собственный затылок!

Теория относительности включает в себя частную и общую теорию относительности.

Основывается:

• на постулате относительности, утверждающем неизменность физических законов при переходе от одной системы отсчета к другой;

• на постулате постоянства скорости света.

3. Вскрыла конкретные формы органической взаимосвязи пространства и времени. Пространство и время перестали рассматриваться как независимые друг от друга сущности. В физику вводится представление о пространственно-временном четырехмерном континууме. Континуум – непрерывное, связанное, целостное единство точек, чисел или физических величин.

4. Установила зависимость пространства и времени от распределения движения и материи, т.е. показала тем самым относительность свойств пространства-времени.

5. Вскрыла относительность массы и энергии. Закон сохранения массы и закон сохранения энергии потеряли свою независимую друг от друга справедливость и оказались объединенными в единый закон сохранения энергии или массы (В. Гейзенберг). Каждой массе соответствует энергия; любой энергии – масса. Всякий процесс с выделением энергии связан с потерей массы, и обратно, приобретая энергию, тело одновременно приобретает и массу.

6. Установила эквивалентность тяжелой и инертной масс.

 

Специальная теория относительности (СТО) (1905):

1. Установила, что абсолютной одновременности событий, происходящих в разных системах, т.е. в разных условиях движения, не может быть, ибо не существует единого всегда и везде равномерного потока времени, что эта одновременность носит относительный характер;

2. Доказала, что пространственные и временные характеристики в различных соотносительных материальных системах отсчета будут различными. Эти изменения зависят от скорости относительного движения тел. По мере возрастания скорости движения длина движущегося тела в направлении движения сокращается и течение времени соответственно замедляется (релятивистское замедление времени);

3. Установила зависимости пространственных и временных характеристик от движущихся относительно друг друга материальных систем;

4. Установила органическую связь пространства и времени, связав их в единое целое – пространственно-временной континуум.

 

Общая теория относительности (ОТО) (1916):

1. Доказала еще большую непосредственную зависимость свойств пространства-времени от движущейся материи, в частности, от концентрации и движения материальных масс;

2. Установила, что отклонение реальных свойств пространства от евклидовых («кривизна» пространства), а также изменение ритма течения времени обусловливаются материальными массами, полями тяготения. При наличии сильных полей тяготения искривление пространства увеличивается, а ход времени замедляется;

3. Пространство-время является выражением наиболее общих отношений материальных объектов и вне материи существовать не может;

4. Пространство и время – не самостоятельные субстанции, а формы существования единственной субстанции – материи.

Описанные выше положения теории относительности приводят к серьезным понятийным проблемам. Сущность ее заключается в том, что, как уже говорилось ранее, те понятия, к которым мы привыкли теперь, означают нечто другое. Пространство, время, масса, считавшиеся ранее абсолютными и основными понятиями любого физического опыта, находятся теперь в сложной взаимосвязи.

Характерные особенности:

1. Современные представления о строении материи предполагают в ее основе 350 фундаментальных частиц и античастиц;

2. Многообразие и единство мира основывается на взаимодействии и взаимопревращении фундаментальных частиц и античастиц;

3. Движение есть проявление фундаментальных взаимодействий, переносчиками которых являются фотоны, глюоны и промежуточные бозоны;

4. Принципиальные особенности: системность, глобальный эволюционизм, самоорганизация, историчность.

 

Принципы современной физики

Наряду с фундаментальными физическими теориями существуют более общие законы, влияние которых распространяется на все физические процессы и формы движения материи. Эти законы называются принципами современной физики.

1. Принцип соответствия, сформулирован Н. Бором в 1923 году. Суть – любая новая, более общая теория, являющаяся развитием предыдущих классических теорий, справедливость которых была экспериментально установлена для определенных групп явлений, не отвергает эти классические теории, а включает их в себя.

2. Принцип неопределенности, сформулирован В. Гейзенбергом в 1927 г. Суть – принципиально нельзя определить одновременно координату и импульс частицы точнее, чем допускает соотношение неопределенностей Гейзенберга. В классической механике частица, движущаяся по определенной траектории, имеет точные значения координаты, импульса, энергии; микрочастица, обладающая волновыми свойствами, не имеет траектории, а значит, не имеет одновременно точных значений координаты и импульса. Это означает, что координаты, импульс и энергия микрочастицы могут быть заданы лишь приблизительно.

3. Принцип дополнительности, сформулирован Н. Бором в 1927 году. Суть – при экспериментальном исследовании микрообъектов могут быть получены точные данные либо об их энергиях и импульсах, либо о поведении в пространстве и времени. Эти взаимоисключающие характеристики не могут применяться одновременно, поскольку свойства квантовых объектов (квантовый объект – это не волна и не частица) запрещают их одновременное использование. Однако эти свойства в равной мере характеризуют микрообъект, что предполагает их использование в том смысле, что вместо одной единой картины необходимо применять две: энергетически-импульсную и пространственно-временную.