Неклассическое естествознание теория относительности

ее создания явления природы, была механика Ньютона в основе которой

лежали
Принцип относительности Галилея.
Во всех ИСО механические процессы протекают одинаково.
Преобразования координат и скорости Галилея.


- инвариантность длины, времени и ускорения относительно преобразований Галилея.

на небольшом числе постулатов;
на базе этих постулатов (законов) можно

делать различные выводы и предположения.
теория должна допускать проверку опытом.
Теория существует до тех пор, пока не находятся такие явления, которые невозможно объяснить с помощью её системы постулатов. Тогда создается новая система постулатов, объясняющая все явления природы. Старая система постулатов остается лишь частным случаем новой.

заполняет все пространство, частицы эфира переносят свет.
Проблема: эфир оказывается избранной

системой отсчета для всей Вселенной (противоречит принципу относительности Галилея).
Эфир не обнаружен экспериментально.

км/с в «эфирном море».
В направлении движения Земли скорость распространения

света должна быть c-v, а в противоположном направлении c+v. Так как c=300000 км/с, то эффект изменения скорости очень мал.
В 1887 году Майкельсон и Морли предложили следующую схему эксперимента. В большой чаше с ртутью плавает бетонная плита, на которой смонтирована установка, состоящая из источника света, плоскопараллельной пластины и двух зеркал.
Наблюдая интерференционную картину, можно было зафиксировать изменение разности хода в половину длины волны.

и перпендикулярно ему различны, то и времена прохождения этих одинаковых

расстояний будут различны. Интерференционная картина изменится при повороте установки относительно направления движения Земли.

Интерферометр

экспериментально
длина предмета уменьшается в направлении движения (Фитцжеральд)
время тоже изменяется, при

движении замедляется ход часов (Лоренц)

Галилея
вращение орбиты Меркурия вокруг Солнца ( на 38’’за 100 лет,

по современным данным – на 43’’ ).
необходимость в пересмотре классической механики Ньютона и создании новой теории

1905 г.
«Воображение важнее, чем знание».

отсчета равноправны. Во всех инерциальных системах отсчета не только механические,

но и другие явления природы протекают одинаково.
Принцип постоянства скорости света (порождает принцип причинности). Во всех инерциальных системах отсчета скорость света в вакууме одинакова и равна 3·108 м/с.

время абсолютное.
В СТО:
время и пространство не являются независимыми

понятиями, а образуют единый пространственно-временной континуум (четырехмерный).
СТО описывает ИСО, движущиеся с любыми скоростями ( в том числе со скоростями, близкими к скорости света).

Замедление хода
движущихся часов
Релятивистский закон сложения

скоростей

могут быть связаны причинно-следственной связью)
ΔS2 cΔt

– события не могут быть связаны причинно-следственной связью)

t x=ct y=0
Абс. будущее z=0
.А


Абс. O Абс. x
удаленное удаленное
. D . C
.B
Абс. прошлое

инвариантны по отношению к преобразованиям Лоренца



релятивистским инвариантом является модуль вектора

энергии-импульса, {iЕ/с, рx, py, pz.}

энергия, называемая энергией покоя
E = mc2
Масса и энергия

непосредственно связаны друг с другом (образование и анигиляция электрон-позитронной пары, дефект масс).
Существование частицы с нулевой массой возможно, если она движется со скоростью света (фотон).

механический, ни какой-либо другой – не дает возможность отличить инертную

массу от гравитационной
СО неразличимы, если одна движется равноускоренно, а другая покоится в однородном гравитационном поле
Ни один физический процесс не позволяет отличить эффект гравитации от эффекта ускорения

пространство является искривленным (геометрия Гаусса-Римана)
Пространство искривляется, а время замедляется в

присутствии объектов, имеющих массу
Масса Солнца так искривляет пространство-время, что, хотя Земля движется по прямой в четырехмерном пространстве, мы видим, что в нашем трехмерном пространстве она движется по круговой орбите. Орбиты планет, предсказываемые общей теорией относительности, почти совпадают с предсказаниями ньютоновской теории тяготения.

пространстве-времени, но мы видим, что в нашем трехмерном пространстве они

движутся по искривленным траекториям.
Поверхность Земли есть искривленное двумерное пространство. Геодезическая на Земле является самым коротким путем между двумя точками
Гравитационное взаимодействие передается искривлением пространства-времени
Гравитационные волны создаются переменным гравитационным полем и неравномерным движением масс; распространяются со скоростью света.

времени в одну последовательную непротиворечивую теорию. Уравнения ОТО позволяют определить,

как искривлено пространство около данной массы.

Угол поворота орбиты, предсказанный Эйнштейном, и измеренный совпали с точность

до погрешности результата измерения.

(«красное смещение»).
Луч света обладает энергией. Тогда на луч света, проходящий

вблизи планеты гравитационное поле планеты (например, Солнца) должно действовать с силой. В гравитационном поле луч света получает ускорение и искривляется.

что при малых скоростях они сводятся к уравнениям Ньютона.
В

1915-1916 годах немецкий астроном Карл Шварцшильд решил уравнение Эйн-штейна для сферичес-кого распределения масс. При большой плотности материи

пространство искривляется так сильно, что становится похожим на воронку,
для прохождения по тоннелю нужны скорости больше скорости света.

и электромагнитное взаимодействия в единую теорию
Открытие новых фундаментальных взаимодействий
Развитие геометродинамики

– в мире нет ничего, кроме искривленного пространства
Развитие топологии пространства (многомерные пространства, содержащие как протяженные так и свернутые измерения)