Теория относительности А. Энштейна

В качестве инвариантов  рассматриваются энергия и скорость движения некоторых видов материи. Инварианты скорости рассматриваются  как главные характеристики базисов  фундаментальных переменных, не изменяющие основные законы движения материи. Среди наиболее общих представлений о движении материи можно выделить внешнее и внутреннее движение. Внешним называют физическое движение целостного объекта, которое характеризуется скоростью движения, измеряемой относительно внешних объектов¹².

Внутренним  будем называть такое движение, которое  характеризует развитие и самоорганизацию  объекта в процессе эволюции. Внутреннее движение описывается скоростью  процессов развития объекта.

В специальной  теории относительности (СТО) рассматривается внешнее физическое движение объектов, а в качестве инварианта постулируется скорость света, которая рассматривается как абсолютная физическая величина, не зависящая от времени и пространства. В эволюционной теории относительности (ЭТО) рассматривается внутреннее движение материи, которое связано с развитием и самоорганизацией в процессе эволюции и по сравнению со скоростью света характеризуется "сверхмедленной" скоростью процессов развития. Относительность переменных сопровождается постоянством (инвариантностью) скорости внутренних процессов.

Внутреннее (эволюционное) движение материи характеризуется  накоплением (аккумуляцией) дополнительной энергии, получаемой от источников среды. Такое движение может рассматриваться  как работа, направленная на образование дополнительной энергии и совершаемая путем направленного преобразования видов энергии. Работа накладывает дополнительные требования на упорядоченное движение материи, которое имеет характер циркуляции энергии. Внутреннее движение можно отобразить как циркуляцию энергии - движение энергии в некотором замкнутом контуре, определенном во времени и пространстве. Период цикла поддается измерению. Длина контура является условной величиной, измерению не поддается и может выбираться произвольно¹³.

Характеристики  циркуляция энергии - длина контура  и период цикла - рассматриваются  как системные переменные. Отношение  длины системного контура к периоду  системного цикла задает кардинальную скорость циркуляции энергии. Принципы относительности устанавливают зависимость системных переменных от физических. Эта зависимость определяется нелинейным масштабированием меры системной переменной.

Для устранения неопределенности в эволюционной теории относительности постулируется  постоянство скорости циркуляции энергии, которая названа кардинальной скоростью. Скорость циркуляции энергии - абсолютная величина, которая не зависит от переменных физического времени и пространства.

3. Теория относительности А.  Эйнштейна

 

В 1905 году появилась  фундаментальная работа А. Эйнштейна "К электродинамике движущихся тел". Именно с этим трудом связывают рождение специальной теории относительности. В этой связи появился абсолютно новый подход к фундаментальным вопросам пространства и времени.

Как говорил  сам Эйнштейн, теория относительности начинается с двух постулатов:

1. Скорость света  в вакууме одинакова во всех  системах координат, движущихся  равномерно и прямолинейно относительно  друг друга.2. Все законы природы  одинаковы во всех системах  координат, движущихся прямолинейно  и равномерно относительно друг друга¹⁴.

Таковы два  основополагающих принципа специальной  теории относительности - принцип постоянства  скорости света и принцип относительности.

Из постулата  постоянства скорости света как  следствие вытекает относительность  одновременности: два любых события, разделенных в пространстве, одновременны в одной системе отсчета и неодновременны в другой.

Относительность расстояний - это второе следствие, вытекающее из постулатов специальной  теории относительности: расстояние не является абсолютной величиной, а зависит от скорости движения тела относительно данной системы отсчета. Таким образом, относительность расстояний непосредственно связана с относительностью одновременности¹⁵.

Явление замедления времени обнаружено экспериментально при наблюдении распада элементарных частиц, движущихся короткое время. Чем быстрее движется частица, тем больше время ее жизни. Так как скорости элементарных частиц могут быть очень близкими к скорости света, то увеличение времени жизни обнаруживается на опыте. Оно может оказаться больше времени жизни покоящейся или медленно движущейся частицы в несколько раз.

Теория относительности  позволяет предсказать увеличение времени жизни движущейся частицы  без исследования того, почему частица  вообще распадается. В этом и проявляется огромная ценность этой теории¹⁶.

Интересным  также является "парадокс близнецов". Суть его состоит в том, что  если один из братьев-близнецов отправится в далекое космическое путешествие  с околосветовой скоростью, то по своим часам он проживет в экспедиции собственное время; по часам же оставшегося на Земле брата пройдет гораздо большее время. Следовательно, путешествующий брат будет моложе оставшегося на Земле. Но согласно принципу относительности, братья-близнецы равноправны, и рассуждения можно обратить. В этом случае брат-путешественник должен считать себя старше брата-землянина.

Объяснение  этого парадокса есть у самого Эйнштейна. Дело в том, что космический  корабль, на котором отправился один из братьев, не все время являлся  инерциальной системой отсчета. При запуске корабля или же облете какого-нибудь космического объекта и приземлении скорость корабля изменяется, а система, движущаяся ускоренно, является неинерциальной. Таким образом, никакого парадокса не существует, т.к. в рамках специальной теории относительности земная (инерциальная) и корабельная (неинерциальная) системы отсчета неравноправны¹⁷.

Вытекающее  из теории относительности представление  о том, что размеры предметов  и интервалы времени не являются абсолютными, а зависят от скорости движения, кажутся противоречащими повседневному опыту. Дело в том, что в повседневной жизни человек взаимодействует только с телами, которые движутся намного медленнее скорости света, и, следовательно, все релятивистские эффекты практически незаметны.

Человек привык к медленным движениям и лишен возможности в полной мере представить себе процессы, протекающие при скоростях, близких к скорости света. Такие процессы недоступны ни органам чувств, ни воображению. Эти процессы возможно оценить только посредством использования современных экспериментальных установок, с помощью которых удалось открыть законы природы при больших скоростях движения.

Относительность - это основное свойство механического  движения. Зависимость траектории, пути, перемещения и скорости одной и той же материальной точки от выбора системы отсчета называется относительностью движения¹⁸.

 

Заключение

 

В данной работе мы рассмотрели две основные теории относительности - эволюционную и специальную, выработанную А. Эйнштейном.

Пространство  отражает такие свойства материальных объектов, как протяженность и порядок взаимного расположения. Время отражает такие свойства процессов, как последовательность и длительность. Пространство и время бесконечны.

Инвариантность  пространственных и временных интервалов является отражением свойств симметрии физического мира.

Механическое  движения - это простейший вид движения, заключающегося в изменении положения  тел в пространстве с течением времени.

С течением времени  положение материальной точки в  пространстве изменяется. Это соответствует изменению ее положения в мире событий. Ввиду непрерывности времени данная последовательность точек в мире событий также непрерывна и их можно соединить линией, которая называется мировой линией.

Эволюционная  относительность пространства и времени принципиально отличается от специальной теории относительности А. Эйнштейна не только скоростью процессов, но и механизмом релятивистских эффектов, что проявляется в различии основных формул.

В специальной  теории относительности рассматривается внешнее физическое движение объектов, а в качестве инварианта постулируется скорость света, которая рассматривается как абсолютная физическая величина, не зависящая от времени и пространства. В эволюционной теории относительности рассматривается внутреннее движение материи, которое связано с развитием и самоорганизацией в процессе эволюции и по сравнению со скоростью света характеризуется "сверхмедленной" скоростью процессов развития. Относительность переменных сопровождается постоянством (инвариантностью) скорости внутренних процессов.

Два основополагающих принципа специальной теории относительности - принцип постоянства скорости света  и принцип относительности.

Вытекающее  из теории относительности представление  о том, что размеры предметов  и интервалы времени не являются абсолютными, а зависят от скорости движения, кажутся противоречащими повседневному опыту.

Эти выводы были сделаны при рассмотрении вопроса  об относительности пространства и  времени в природе. Во многом эти  категории однородны и имеют неразрывную взаимосвязь.

Список использованной литературы

 

1. Блудов М.И. Беседы по физике. Ч.1. - М., 1964. - С. 96-97
2. Броштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. - М., 1980. - С. 420-432
3. Брычков Ю.А., Прудников А.П. Интегральные преобразования обобщенных функций. - М., 1977. - С. 102-107
4. Девис П. Суперсила. Поиски единой теории Природы. - М., 1989. - С. 168-173
5. Дубнищева Е.Я. Концепции современного естествознания. - Новосибирск, 1997. - С. 64-66
6. Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. - М., 1976. - С. 36-39
7. Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной. - М., 1991. - С. 225
8. Мотылева Л. и др. Концепция современного естествознания. - СПб., 2000. - С. 56-60
9. Никифоров А.Ф., Уваров В.Б. Специальные функции математической физики. - М., 1978. - С. 124-129
10. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 1. - М., 1976. - С. 24-32
11. Смит Дж. Модели в экологии. - М., 1976. - С. 58
12. Суханов А.Д., Голубева О.Н. Концепция современного естествознания. - М., 2000. - С. 45
13. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. - М., 1972. - С. 44-48
14. Шугрин С.М. Космическая организованность биосферы и ноосферы. - Новосибирск, 1999. - С. 27

Размещено на http://referat.mirslovarei.com

¹ Дубнищева Е.Я. Концепции современного естествознания. - Новосибирск, 1997. - С. 64-66

² Девис П. Суперсила. Поиски единой теории Природы. - М., 1989. - С. 168-173

³ Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной. - М., 1991. - С. 225

⁴ Там же. - С. 250-251

⁵ Мотылева Л. и др. Концепция современного естествознания. - СПб., 2000. - С. 56-60

⁶ Суханов А.Д., Голубева О.Н. Концепция современного естествознания. - М., 2000. - С. 45

⁷ Смит Дж. Модели в экологии. - М., 1976. - С. 58

⁸ Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. - М., 1972. - С. 44-48

⁹ Дубнищева Е.Я. Концепции современного естествознания. - Новосибирск, 1997. - С. 80-85

¹⁰ Седов Л.И. Механика сплошной среды.Т. 1. - М., 1976. - С. 24-32

¹¹ Блудов М.И. Беседы по физике. Ч. 1. - М., 1964. - С. 96-97

¹² Шугрин С.М. Космическая организованность биосферы и ноосферы. - Новосибирск, 1999. - С. 27

¹³ Блудов М.И. Беседы по физике.Ч. 1. - М., 1964. - С. 58-64

¹⁴ Никифоров А.Ф., Уваров В.Б. Специальные функции математической физики. - М., 1978. - С. 124-129

¹⁵ Брычков Ю.А., Прудников А.П. Интегральные преобразования обобщенных функций. - М., 1977. - С. 102-107

¹⁶ Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. - М., 1976

¹⁷ Блудов М.И. Беседы по физике. Ч. 1. - М., 1964. - С. 103-108

¹⁸ Броштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. - М., 1980. - С. 420-432