Постулаты Эйнштейна. - Шпаргалки. Естествознание

Современный релятивистский подход к описанию природных явлений базируется на двух постулатах Эйнштейна.

1) Первый является естественным обобщением принципа относительности Галилея с механических на все без исключения явления природы и может быть сформулирован как утверждение о невозможности наблюдателю, находящемуся в замкнутой системе отсчета, при помощи какого-либо физического (а значит и любого другого) опыта установить, покоится ли его система отсчета или находится в состоянии равномерного прямолинейного движения.

2) Вторым постулатом Эйнштейна является утверждение о постоянстве скорости света, неоднократно проверявшееся не только Майкельсоном, но и впоследствии в более точных

На основе сформулированных постулатов Эйнштейна пересматриваются все основные положения классической кинематики. Делается вывод о том, что понятия одновременности событий, длительности временного промежутка и длины отрезка перестают носить абсолютный характер, становясь зависимыми от выбора системы отсчета, из которой ведется наблюдение.

Предсказываемый релятивистской теорией эффект замедления времени состоит в том, что с точки зрения движущегося относительно рассматриваемой системы наблюдателя все интервалы времени, характеризующие процессы в этой системе (колебания маятников часов, распад нестабильных частиц, старение биологических организмов и т.д.) увеличиваются по сравнению с интервалами, наблюдаемыми в самой этой системе. Для находящихся же в самой рассматриваемой системе наблюдателей происходящие в ней процессы протекают совершенно нормально, а время у движущегося наблюдателя "течет замедленно".

Эффект сокращения расстояний состоит в уменьшении длин отрезков с точки зрения наблюдателей, перемещающихся вдоль этих отрезков (отрезки, ориентированные перпендикулярно скорости относительного движения сохраняют свою длину неизменной):

Описанные эффекты проявляются лишь при скоростях, сравнимых со скоростью света и в настоящее время экспериментально зарегистрированы в пучках ультарелятивискских частиц, создаваемых на современных ускорителях. Например, короткоживущие частицы (время жизни (0, двигаясь с околосветовыми скоростями, вопреки классическим представлениям достигают приемника, удаленного на расстояние, значительно превышающее l = c((0. С точки зрения неподвижного наблюдателя это явление можно объяснить эффектом замедления времени, "удлиняющим" жизнь частицы, с точки зрения наблюдателя, движущегося вместе с частицей - эффектом сокращения расстояния до мишени, "летящей ему навстречу".

С эффектом замедления времени часто ошибочно связывают "парадокс близнецов" - утверждение о том, что двигавшийся с околосветовыми скоростями космический путешественник должен вернуться на Землю менее постаревшим, чем его брат, оставшийся дома. Кажущийся парадокс связан с тем, что в силу относительности равномерного движения с точки зрения космического путешественника эффект замедления времени должен наблюдаться на самой Земле. Реального противоречия не возникает, поскольку для того, чтобы возвратиться домой, космонавт должен в течение определенного времени двигаться с ускорением (тормозить, разворачивать корабль, вновь ускоряться), что нарушает симметрию между ним и наблюдателем на Земле (напомним, что ускорение носит абсолютный характер). Адекватное описание явлений, происходящих в ускоренно движущихся системах отсчета, выходит за рамки СТО и составляет предмет). Общей Теории Относительности.

Электро-магнитная картина была экспериментально доказана опытами Герца, на основании этих опытов Маркони (Попов у нас) изобрёл радио. Однако, не существовало физического понимания того, как свет распространяется в эфире (и есть ли он вообще?), поэтому внимание физиков сосредоточилось на свете. Uсв = 300 тыс. км/с Поскольку скорость света очень велика, то эфир должен быть очень твёрдым и прозрачным. Эта проблема ставила вопрос физического смысла   уравнений Максвелла. Понимание того, как свет распространяется в пространстве являлось очень   важным вопросом для динамической теории.Если придать физический смысл динамической теории, т.е. проанализировать опыты Герца –необходимо   было экспериментально доказать существование эфира (опыты Майкельсона и Морли). Майкельсон и Морли изобрели интерферометр,   который доказал, что эфира нет. Это чрезвычайно   проблематизировало изучение процесса   распространения электромагнитных волн. Специальная теория относительности:        Изображение в зеркале не исчезает при движении объекта и зеркала со скоростью света. Раз оно не исчезает,   то совершенно не понятно почему оно не исчезает? Лоренц (формула инвариантности U света).

Преобразования Лоренса:

1) Принцип относительности верен.

2) Дабы объяснить неисчезновение отражения в зеркале, необходимо отказаться от абсолютности времени   и исходить из того, что течение времени зависит от U. Чем выше U, тем медленнее течёт время. В физической реальности нет одномоментных событий,   а из этого, в свою очередь, вытекает то, что   в физической реальности нет и не может   существовать единой инерциальной системы. Мир принципиально относителен, т.е. состоит из локальных, которые необходимо рассматривать в отношении друг с другом. Истории так называемой классической физике приходит конец и на смену ей приходит новая, неклассическая физика.

Постулаты неклассической физики:

1) Скорость света инвариантна. 

2) Все инерциальные системы эквивалентны друг другу при постановке в них задач.Специальная теория относительности рассматривает   мир инерциальных систем (где ускорение а=0).

Возникают следующие проблемы:

1)  Проблема распространения выводов специальной теории относительности на неинерциальные системы.

2) Создание общей теории относительности.

1. Гравитационные поля описывают не инерциальные системы отсчёта.  

2. Соотношение гравитационной и инерциальной   масс всегда остаётся постоянным.Неевклидова математика позволила Эйнштейну сформулировать принцип эквивалентности, тем самым Теория Относительности связала электромагнитизм, гравитацию и механику. ? Единая теория поля, где гравитация не сила, но искривление присущее пространству. Важнейшим следствием Общей теории относительности является определение эквивалентности массы и энергии: F=mc2 (масса – это количественная характеристика энергии)