Реферат: Концепция относительности пространства-времени - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Концепция относительности пространства-времени

Банк рефератов / Естествознание

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 222 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

ПЛАН – ОГЛАВЛЕНИЕ Введение………………………………... …….….. ……………………………… 3 1 . Принцип относительности в классической механике ..………..…...………..4 2 . Специальная теория относительн ости и ее роль в науке .… ………… …......5 3. Пон ятие пространства-времени в специальной теории относительности …...…………………………..…………8 4. Общая теория относительности …… ...……………………...………………12 5. Проверка общей теории относительности ………………………………….16 6. Философские выводы из теории относительности ………………………….18 Использованная литератур а….…………………………………………………20 Введе ние . В механист ической карт ине мира понятия пространства и времени рассматривал ись вне связи со свойствами движущейся материи. Пространство в ней высту пает в виде своеобразного вместилища для движущи хся тел, а врем я никак не учитывае т реальные из менения, происходящие с ними, и п оэтому выступает просто как геометрический параметр, знак которого можно менять на обрат ный. Иными словами, в механи ке рассматриваются лишь обрати мые процессы , что значительно упрощает действительность. Другой недо статок этой картины состоит в том, что в ней прост ранство и время, как формы существования материи, изуча ются отдельно и обособленно, вследствие чего связь между ними ос тается нераскрытой. Современная концепция физическ ого про странства-времени значительно обогатила наши естественнона учные представления, которые стали ближе к де йствительности. Поэтому знакомство с ними следует начать с теори и пространства-времени в том виде, как она представлена в современной фи зи ке. Предварительно, однако, необходимо напомни ть некоторые положения, относящиеся к класси ческой механике Галилея. 1. Принцип относительности в класс ической механике . Впервые э тот принцип был установлен Галилеем, но окончатель ную формулировку получил лишь в механике Ньютона. Для е го понимания нам потребуется ввести понятие системы отсчета, или координат. К ак известно, положение движущегося тела в каж дый момент времени определяется по отношению к некото рому другому телу, которое называется системой отсчета . С этим телом связана соответствующая систем а координат, например, знаком ая нам декартова система координат. На плоскости движе н ие тела или материальной точки о пределяется двумя координа тами: абсциссой х, показывающей расстояние точки от начала ко ординат по горизонтальной оси, и ординатой у , измеряющей рас стояние точки от начала координат по вертикальной о си. В пространстве к этим координатам добавляется третья координа та z . Среди систем отсчета особо выделяют инерциальные систе мы, которые находятся друг относительно друг а либо в покое, ли бо в равномерном и прямолине йном движении. Особая роль инерциальных сист ем заключается в том, что для них выполня ется принцип относительности. Принцип относительност и означает, что во всех инерциал ь ных системах все механические процессы оп исываются одинаковым образом. Точнее гово ря, в таких системах законы движения тел описыва ются теми же самыми мате матическими уравнениями или формулами. Иллюстрируя этот принцип, Галилей приводил приме р равномерного прямолинейного движения кора бля, внутри которого все явления происходят также как на берегу. 2. Специальная теория относительности и ее роль в науке . Когда в ест ествознании господствовала механистическая карти на мира и существов ала тенденция сводить объяснение всех явлен ий природы к законам механики, принцип относительно сти не подвергался никакому сомнению. Положение резко из менило сь, когда физики вплотную приступили к изучению эле ктрических, магнитных и оптических явлений. Максвелл об ъе динил все эти явления в рамках единой элек тромагнитной теории. С созданием этой теории для физиков стала очевидной недостаточность классической механики для описания явле ний природы. В связи с этим естественно возник вопрос: вы полняется ли принцип относительности и дл я электромагнит ных явлений? Описывая хо д своих рассуждений, создатель теории относитель ности Альберт Эйнштейн указывал на два аргумента, котор ые свидетельствовали в пользу вс еобщности принципа относи тельности. 1. Этот принци п с большой точностью выполняется в механике, и п оэтому можно было надеяться, что он окажется правиль - ным и в электродинами ке. 2. Если инерци альные системы неравноценны для описания явле - ний природы, то р азумно предположить, что законы природы про ще всего описы ваются лишь в одной инерциальной системе. Например, в с истеме отсчета, связанной с движущимся вагоном, механические процессы о писывались бы сложнее, чем в систе ме, отнесен ной к железнодорожному полотну. Еще более пока зателен пример, когда рассматривается движение Земли в о круг Солнца со скоростью 30 к ило метров в секунду. Если бы принцип относительности в данном случае не выполнялся, то законы движения тел зависели бы от направления и простран ственной о риентировки Земли. Ничего подобного, то есть фи зической неравноценности различных направлений, не об на ружено. Однако здесь возникает кажущаяся несовместимость принципа относительности с хорошо установле нным принци пом постоянства скорости света в пуст оте (300 000 км/с). Возникает д илемма: либо отказаться от принципа постоянства с корости света, либо — от принципа относительности. Первый принцип установлен настолько точно, что отказ от него б ыл бы явно неоправданным. К тому же это привел о бы к чрезмерно му усложнению описания проце ссов природы. Не меньшие трудност и возникают и при отрицании принципа относитель ности в области электромагнитных процессов. В действител ьности, как показал А. Эйнштейн: Закон распространения света и принцип отно сительности совместимы. И зто положение составляет одну из основ специа льной теории относительности. Кажущееся противоречие принципа относитель ности закону по стоянства скорости света воз никает потому, что классическая механика, по з аявлению Эйнштейна, опиралась «на две ничем н е оправданные гипотезы»: 1) промежуток времени между двумя событиями не зависит от состояния движения тела отсчета; 2) пространст венное расстояние между двумя точками твердого тела также не зависит от состояния движения тела отсчет а. Исходя из эт их, кажущихся вполне очевидными, гипотез, класси ческая механика молчаливо предполагала, что величины п ро межутка времени и расстояния имеют абсолютные значения, т. е. не зависят от состояния движения тела отсчета. Выход ило, что если человек в равномерно движущемся вагоне проходит, н апример, расст ояние в 1 метр за одну секунду, то этот же путь по отношению к полотну дороги он пройдет тоже за о дну се кунду. Аналогично этому считалось, что пространственные размеры тел в покоящихся и движущихся системах отсчета ос таются одина ковыми. И хотя эти предположения с точки зре ния обыденного сознания и так называемого здраво го смысла кажутся само собой очевидными, тем не менее, они не согласу ются с результатами т щательно проведенных экспериментов, подтверждающих выводы новой, спец иальной теории относи тельности. Чтобы лучше разобраться в этом вопросе, рассм отрим, каким ус ловиям должны удовлетворять п реобразования пространст венных координат и времени при переходе от од ной системы отсчета к другой. Если принять предположение классической м еханики об абсолютном характере расстояний и времени, то уравнения прео бразования будут иметь следующий вид преобразований Галилея . Если же пре образования должны удовлетворять также требова нию постоянства скорости света, то они описываются прео б разованием Лоренца, названного по имени нид ерландского физика Хендрика Антона Лоренца (1853— 1928). Опираясь на преобразования Лоренца, легко проверить, что движущаяся твердая линейка будет короче покоящейся, и тем короче, чем быстрее она движется. Для того чтобы гарантировать, что принцип отн оси тельности имеет общий характер, т.е. закон ы электромагнит ных процессов имеют одинаковую форму для инерциальных систем, Эйнштейну пришлось отказаться от галилеев ских преобразований и принять преобразования Лоренца. Специальна я теория относительности возникла из электродина мики и значительно упростил а вывод зако нов и уменьшила количество независимых ги потез, лежа щих в ее основе. Однако чтобы стать согласованной с постулатами специальной теории относительности, кла сси ческая механика нуждается в некоторых из менениях. Эти из менения касаются в основном законов быстрых движений – скорость которых сравнима со скоростью с вета. В земных условиях мы встречаемся со скор остями, значительно меньшими скорости света, и поэтому поправки, которые требует вносить т еория относительности, имеют край не малую ве личину, и ими можно пренебречь. Во втором законе Ньютона ( F = та) масса считалась постоянной, но в т еории относительности она зависит от скорости движе ния . Когда скорость тела приближается к скорости света, мас са тела неограниченно растет и в пределе при ближается к бесконеч ности. Поэтому согласн о теории относительности движения со скоро стью, превышающей скорость света, невозможны. Движе ния со скоростями, сравнимыми со скоро стью света, впервые удалось наблюдать на примере д вижения электронов в их ускорителях. Э ксперименты с такими частиц ами действительно подтвердили предсказания теории об увеличении их ма ссы с возрастанием скорости. 3. Понятие прос транства-времени в специа льной теории относительности . В ходе разр аботки своей теории Эйнштейну пришлось пересмот реть прежние представления классической механики о пр ост ранстве и времени. Прежде всего, он отказался от ньютонов ского понятия абсолютного пространства и времени, а так же от определения движения тела относительн о этого абсолютного пространства. Каждое дв ижение тела происходит относительно определен ного тела отсчета, и поэтому все физические процессы и законы должны формулироваться по отношению к точно указанной системе отсчета или коорд инат. Следовательно, не существует никакого абсолютного расстояния, длины или протяженности, так же как не может быт ь никакого абсолютного времени. Отсюда стан овится также ясным, что для Эйнштейна основные физические понятия, такие, как пространство и время, при об ретают ясный смысл только после указания т ех эксперимен тальных процедур, с помощью которых можно их проверить. «Понятие, — пишет он, — существует для физики пост ольку, поскольку есть возможность в конкретн ом случае найти, верно о но или нет». В место абст рактных рассуждений об абсолютном движении в теории относительности рассматривают конкретные движ ения тел по отношению к конкретным системам о тсчета, связанным с конкретными телами. Другой важный результат теории относительно сти: Связь обособленных в классической механик е понятий про странства и времени в единое п онятие пространственно- временной непрерыв ности (континуума). Как мы уже знаем, положение тела в пространст ве определяется тремя его к оординатами х, у, z , но для описания его движения не обходимо ввести еще че твертую координату — время . Таким об разом, вместо разобщенн ых координат пространства и времени теория о тносительности рассматривает взаимосвязанный мир физических событий, который часто называют четырехмерным миром Германа М инковского (1864— 1909), по имени немецкого математика и физика, впервые предложившего такую трактовку. Главная заслуга Минковского, по мнению Эйнштейна, с остоит в том, что он впервые указал на формаль ное сходство пространствен но-временной неп рерывности специальной теории относи тельн ости с непрерывностью геометрического пространств Евкли да. Новые пон ятия и принципы теории относительности сущест венно изменили не только физические, но и общенаучные представления о пространств е, времени и движении, кото рые господствовали в науке более двухсот лет. Особенно резкое сопротивление они встретили со стороны людей, при держивающихся так называемо го здравого смысла, который в конечном итоге т акже ориентируется на доминирующие в обществе на учные взгляды, почерпнутые из классической н ауки. Действительно всякий, кто впервые знакомится с тео рией относительности, нелегко соглашается с ее выводами. Опи раясь на повседневный опыт, трудно представить, что длина линейки или тв ердого тела в движущейся инерциаль- ной систе ме сокращается в направлении их движения, а вре менной интервал увеличивается. В связи с эти м представляет интерес парадокс близнецо в , кото рый нередко приводят для иллюстрации теории относи тельно сти. Пусть один из близнецов отправляе тся в космическое пу тешествие, а другой — остает ся на Земле. Поскольку в равно мерно движущемс я с огромной скоростью космическом корабле т емп времени замедляется, и все процессы происходят медленнее, чем на Земле, то космонавт, вернувшись на нее, ока жется моложе своего брата. Такой результа т кажется парадок сальным с точки зрения привычных представлений, но вп олне объяснимым с позиций теории относительности. Необычные результаты, которые дает теория относительности, сразу же поставили вопрос об их опытной проверке. С ама эта теория возникла и з элек тродинамики, и поэтому все эксперимен ты, которые подтверж дают электродинамику, ко свенно подтверждают также теорию относител ьности. Но кроме подобных косвенных свидетельств, существуют эксперименты, которые непосредственно под тверждают выводы теории относительности. Одн им из таких экспериментов яв ляется опыт, поставленный французским фи зиком Ар маном Физо (1819— 1896) еще до открытия теории от нос ительности. Он задался целью определить, с какой скоро стью распространяется свет в неподвижной жидкости и жи дко сти, протекающей по трубке с некоторой ск оростью. Если в покоящейся жидкости скорость свет а равна w , то скорост ь v в движущейся жидкости можно определить тем же способом, к а ким мы определяли скорость движущегося чел овека в вагоне по отношению к полотну дороги. Трубка играет здесь роль по лотна дороги, жидкость — роль вагона, а свет — бегущего по вагону че ловека. С помощью тщательных измерений, много кратно повторенных разными исследователями, был о установ лено, что результат сложения скоростей соответствует здесь пр еобразованию Лоренца и, следовательно, подтверждает вы воды специально й теории относительности. Наиболее выдающим ся подтверждением этой теории был отри цател ьный результат опыта американского физика Альберта Майкельсона (1852— 1931), предпринятый для проверки гипо тезы о световом эфире. Согласно господствовавшим в т о время воззрениям, все мировое пространство запо лнено эфиром — гипотетическим веществом, яв ляющимся источником световых волн. Вначале э фир уподоблялся упругой механической среде, а световые волны рассматривались как результат колебаний этой среды, то есть, как волны, сходные с появляющимися на поверхности жидкости, вызванные колебаниями частиц жид кости. Но эта механическая модель эфира в дальнейшем встре тилась с серьезными трудностями, так как, будучи твердой уп ругой средой, эфир должен был оказывать сопротивление дви жению небесных тел, но ничего этого в действительности не наблюд алось. В связи с этим пришлось отказаться от механиче ской модели, но существова ние эфи ра как особой всепроница ющей среды по-прежне му признавалось. Для того что бы обнаружить движение Земли относительно непо движного эфира, Майкель сон решил измерить время прохожде ния светов ого луча по горизонтальному направлению движения Земли и направлению, перпендикулярному к этому движени ю. Если существует эфир, то время прохождения светового луча по горизонтальному и перпендикулярному направлениям долж но быть неодинаковым; но никакой разницы Майк ельсон не обна ружил. Тогда для спасения гипо тезы об эфире Лоренц предполо жил, что в горизонтальном направлении про исходит сокращение тела в направлении движе ния. Полностью отрицательный результат опыта Май кельсона стал для Эйнштейна 18 лет позже решающим э кспериментом для до казательства того, что ни какого эфира как абсолютной систе мы отсчета не существует. 4. Общая теория относительности . В специаль ной теории относительности все сис темы отсчета предпол агаются инерциальными, то есть покоя щимися и ли движущимися друг относительно друга равномер но и прямолинейно. Что произойдет, если одна из систем бу дет двигаться ускоренно? По своему опыту мы знаем, что в равно мерно движущемся вагоне нам кажется, что движется не наш вагон, а неподвижно стоящий рядом поезд. Это в печатление сразу же исчезнет, как только наш вагон сильно затормозит, и мы ощутим толчок вперед. Если принять теперь з а систему от счета замедленно или ускоренно д вижущийся вагон, то такая система будет неинерциальной. Чтобы лучше понять сущность общей теории относительности, ра ссмотрим пример с падением тела на поверхность Земли. Как мы объясняем обычно такие явления? Мы говорим, что Земля притягивает к себе тело согласно закону всемирного тяготения. Ньютон считал, что силы тяготения действуют мгновенно на расстоянии, и величина их убывает пр опорцио нально квадрату расстояния. Такое предположение оказалось, однако, необоснованным, ибо мгновенные взаимо действия отсутствуют в природе. Всякое взаим одействие передается с определенной конечно й скоростью в некотором поле. Понятие о поле возникло в связи с изучением э лек тромагнитных процессов и было введено в физику М. Фарадеем в виде силовых линий, перед ающих воздействие электрических или магнит ных зарядов. Мы говорим, например, что магнит при тягивает к себе железные опилки, движение которых проис хо дит по направлению силовых линий. Аналоги чным образом вво дится понятие поля тяготения, которое сущ ественно отличает ся от других физических полей тем, что его действие не зависит от природы и других свойств тел, кроме их массы. До сих пор мы рассматривали движение тел по отношению к та ким системам отсчета, ко торые находятся в покое или движутся друг отн осительно друга равномерно и прямолинейно. Такие системы м ы назвали инерци альными, или гал илеевыми, систе мами отсчета. Первое название отражает тот факт, что для по добных систем отсчета выполняется закон инерц ии, второе — свидетельствует, что этот закон был открыт впервые Галилеем и сформулирован в качестве первого закона м еханики Ньютоном. Теперь мы уже знаем, что относительно всех инерциальны х, или галилеевых, систем отсчета законы движе ния тел описываются одинаково, то есть имеют ту же математическую форму и выра жаются теми же уравнениями. Возникает во прос: а что произойдет, если вместо инерциальных систем взять другие системы отсчета, например, движущие ся с ускорением? Ответ на него дает общая теория относительно сти , которая называется так потому, что она обобщает частный, и ли специальный, принцип относительности, который мы рас сматривали выше. Соответст венн о этому мы должны различать специальную и общую теории относительности. В специальной теории относительности закон ы природы считают ся верными относительно инерциальных систем отсчета, то есть систем неподвижных или движущихся пр ямолинейно и равно мерно. Но где можно обнару жить такие системы в природе? Пер вая мысль, ко торая возникает, попытаться связать такую систему с Землей, но она не сов сем подходит для этой цели, ибо находит ся во вращательном, а не прямолине йном движении. Если поме стить такую систему на Солнце, то она будет лучше подходить для этого, но и оно, хотя и медленно, но тоже движется. В конце концов, оказывается, что абсолютную инерциальную систему отсчета обнаружить не удается. Поэтому в теории относитель ности отказываются от понятия абсолютного движения и п ри знают, что все движения совершаются относ ительно какой-либо определенной системы отс чета. Как и при по строении классической механики, в создании общей теории относительности помог мысленный эксперимент. А. Эйн штейн в своих работах обращается к вообра жаемому случаю с падением лифта. Представим себе, что лифт отрывается от троса и приходит в свободное падение. Это пад ение по-разному описы вают внешний и внутрен ний наблюдатели. Поскольку падение происходит с постоянным ускорением, постольку наблюдатель, находящийся внутри лифта, будет рассматривать с вою систему как инерциальную. Поэтому, если о н, например, выпустит из сво ей руки часы и пла ток, то они не упадут на пол и останутся в по кое. Если же он приведет в движ ение какое-либо тело, то оно бу дет двигаться р авномерно и прямолинейно до тех пор, пока не с толкнется со стенками лифта. Ведь лифт находится в инерци альном движении. С другой стороны, внешний наблюдатель замечает, что лифт падает и, значит, находится в ускоренном движении под влиянием силы тяже сти. Оба наблюдателя рассуж дают вполне посл едовательно, и каждый вправе отстаивать свою точку зрения. Но различие заключается в том, что они описыва ют явления и законы, которые управляют этими явлениями, в р азных системах отсчета, или координат. Внутренний наблю датель рассматр ивает их в инерциальной системе отсчета, а внешний — в неинерциальной, ускоренной, системе. Если описан ие явлений и законы природы не должно зависеть от системы координат, то н еобходимо найти то связывающее зве но, которое существует между инерциа льными и неинерциаль ными системами отсчета. Таким звеном как раз и служит сила тяжести, ко торая с точки зрения внешнего наблюдателя застав ляет двигаться лифт ус коренно. Эта сила образует поле тяготе ния, сх одное с электромагнитным полем, но в то же время, отли чающееся от него тем, что его действие не зависит от любы х свойств и структуры тел, кроме их массы. Слабые поля тяготения не оказывают существе нного влияния на свойства окружающего пространства. Поэтому в них можно пользоваться евклидовой геометрией и специальной теорией от носитель ности. В сильных полях тяготения, как, например, в по пе тяготения Солнца, приходится учитывать искривление свето вых лучей его полем, и поэтому применят ь новую, неевклидову геометрию и общую теорию относительности. Поскольку в этой теории реш ающую роль играет именно тяготение, ее называют новой теорией тяготения , чтобы подчеркнуть отличие от старой теории тяготения Ньютона. Эйнштейн та к формулирует суть своей общей теории относи тельности: Все тела отсче та равноценны для описания при роды (формулировки общих законов природы), в каком бы состоянии движения они не находились. Теперь мы в с остоянии по-иному взглянуть на инерциальные и не-инерциальные системы о тсчета. Различие между ними выража ется прежде всего в том, что если в ине рциальных системах все процессы и описывающие их законы являются одина ковыми по своей форме, то в неинерциальных системах они происходят по- другому. В качестве примера рассмотрим, как пр едставляется падение камня на Землю с точки з рения теории тяготения Нью тона и общей теор ии относительности. Когда задают вопрос, по ч ему камень падает на Землю, то обычно отвечают, что он при тягивается Землей. Но закон всемирного тяготения Ньюто на ни чего не говорит о самом механизме действия сил тяготения: как они ра спространяются, участвует ли в этом процессе некоторая промежуточная среда, передаются ли эти силы постепенно или мгновенно. Сам Ньютон говорил, что гипоте з и произвольных допущений он «не измышляет» и поэтому оставил решение э тих вопросов будущим поколениям ученых. Эйнштейн, опираясь на результаты электродин амики, в которой вводятся представления о пол ях действия электромагнитных сил, стал рассм атривать тяжесть как с илу, действующую в оп ределенном поле тяготения. С этой точки зрения, камен ь пада ет на Землю потому, что на него действуе т поле тяготения Зем ли. Равенство инертной массы тяжелой массе — один и з важ ных результатов общей теории относите льности. Она счи тает равноценными все сист емы отсчетов, или координат, а не только инерциальные системы. Очевидно, что по отношени ю к неинерциальной системе отсче та движение тела описывается иначе, в чем мы можем убедиться, если сидим в вагоне поезда, который начинает тормозить. В этом случае мы почувствуем толчок вперед, означающий, что в движении возникает торможение, или ускорение с отрица тельным знаком. Там же, где появляется ускорение, возникает и соответствующее ему поле тяготения. В отличие от други х полей, например электромагнитных, поле тяго тения обладает одним замечательным свойство м: все находящиеся в нем тела испытывают ускорение, не зависящее ни от материала, ни от их физического состояния. Поэтому кусок свинца и равный ему по массе кусок дерева ведут себя в таком поле совершенно одинаково: они падают на Землю вблизи ее поверхности с тем же самым ускорением, равным 9,81 м/с 2 . 5. Проверка общ ей теории относительности . Поскольку по отношению к разным системам отсчета механичес кие движения происходят по-разному, возникает естестве нный вопрос: как будет двигаться световой луч в разных системах? Мы уже знаем, что в инерциал ьной, или галилеевой, системе от счета свет ра спространяется по прямой линии, с постоянной скор остью с = 300 000 км/сек. Относите льно системы отсчета, имеющей ускоренное дви жение, световой луч не будет дви гаться прямо линейно, ибо в этом случае он будет находиться в поле тяготения. Следоват ельно, в поле тяготения световые лу чи распро страняются криволинейно. Точнее говоря, в таком поле они распространяются по геодезическим линиям, как кратчайшим расстояниям между двумя точками. Этот результат имеет важнейшее значение для проверки и обоснования об щей теории относит ельности. Для полей тяготения, доступных нашему на блюдению, такое искривление световых лучей с лишком мало, чтобы проверить ее экспериментально, но если такой луч будет проходить, например, вблизи Солнца, обла даю щего огромной массой в сравнении с массой Земли, то его ис кривление можно измерить. Впервые такие измерения были сделаны во время полного солнечного затмения в 1919 г., и они полностью подтвердили предсказание об щей теории относи тельности. Искривлен ие светового луча в поле тяготения свидетель ств ует, что скорость света в таком поле не может быть постоянной, а изменяется от одного места к другому. Отсюда некот орые ученые сделали вывод, что общая теория от носительности отвергает специальную теорию, где скоро сть света считается постоянной величиной. Автор о беих теорий — Альберт Эйнштейн считает тако й вывод совершенно необос нованным. На самом деле из этого сопоставления можно только заклю чить, что специальная теория отн осительности не может претендовать на безг раничную область применения: ре зультаты ее имеют силу до тех пор, пока можно пренебре га ть влиянием полей тяготения на явления (например, световые). Кроме такого решающего эксперимента выводы общей теории от носительности подтверждают ся другими фактами, которые бы ли известны до появления этой теории. Было известно, напри м ер, что эллипс, по которому обращается ближайшая к Солнцу планета Меркур ий, медленно вращается относительно системы координат, связанной с Солнцем. Полный оборот, как предсказы вает общая теория относительности, происходит в течени е трех миллионов лет. Этот эффект, как бы он не был незначителен, объясняется действием пол я тяготения Солнца. Чем дальше на ходится пла нета от Солнца, тем меньше сказывается его дейст вие на планету и тем труднее обнаружить этот эффект. Наконец, отметим еще действие сильных полей т яготения на ритм часов, вследствие чего, напри мер, ритм часов, помещен ных вблизи поля тягот ения Солнца, сильно отличался бы от ритма часо в, находящихся в поле тяготения Земли. Все эти факты служат косвенным подтверждением правильности об щей теории отно сительности. 6 . Философские выводы из т еории относительности . Теория отн осительности была первой физической теорией, кото рая радикально изменила взгляды ученых на пространств о, время и движе ние. Есл и раньше пространство и время рассма тривали сь обособленно от движения материальных тел, а само движение — независимо от систем отсчета (то есть считалось движением абсолютным), то с возникновением специальной теории относительности было твердо установлено 1)Всякое движени е может описываться только по отноше нию к др угим телам, которые могут приниматься за систе м ы отсчета, связанные с определенной системой коорди нат. 2)Пространство и время тесно взаимосвязаны друг с другом, ибо только совместно они определяют положение движу щегося тела. Именно поэтом у время в теории относитель ности выступает как четвертая координата дл я описания движения, хотя и отличная от пространственных коорди нат. 3) Специальн ая теория относительности показала, что одинако вость формы законов механики для всех инерциальных, или галилеевых, систем отсчета сохраняе т свою силу и для законов электродинамики, но только для этого вместо преобразований Галилея исполь - зуются преобразо вания Лоренца. 4) При обобще нии принципа относительности и распростра - нении его на элек тромагнитные процессы постулируется пос тоянство скорости света, которое никак не учитывается в механике. Общая теори я относительности отказывается от такого ограниче ния, так же как и от требования рассматривать лишь инерц иаль ные системы отсчета, как это делает специ альная теория. Бла годаря такому глубокому обобщению она приходит к выв оду: Все системы отсчета являются равноценными для описания законов природы. С философской точки зрения наиболее значите льным результа том общей теории относительн ости является установление за висимости пространственно-временных св ойств окружающего мира от расположения и дви жения тяготеющих масс. Именно благодаря воздействию тел с большими массами проис ходит искривление путей движения световых лучей. Следова тельно гравитационное поле, создаваемое такими т елами, определяет в конечном итоге пространс твенно-временные свойства мира. В специальной теории относительности абстра гируются от дей ствия гравитационных полей, и поэтому ее выводы оказыва ются применимыми л ишь для небольших участков простран ства-вре мени. Важнейший вывод теории относительности о фи зической экви валентности массы и энергии Е = тс 2 может навести на мысль что вещество представляет собой огромную концентрацию энергии . Понятие же эне ргии служит характеристикой поля. Нельзя ли б ыло бы поэтому построить всю физику на едином понятии поля? Такая гран ди озная программа была выдвинута А. Эйнштейном, но, к сожалению, осталась незавершенной. Концепцию относительности, лежащую в основе общей и спе циальной физической теории , не следует смешивать с принци пом относител ьности наших знаний, в том числе и в физике. Первая концепция касается дви жения физических тел по отно шению к разным системам отсчета, то есть хар актеризует про цессы, происходящие в объекти вном, материальном мире. Вто рая — относится к рос ту и развитию нашего знания, то есть ка сается мира субъективного, характеризуя процессы изменения наших представлений об объективном мире. Не подлежит со мнению, что между этими процессами есть опре деленная связь, и сами физики признают, что во зникновение теории относи тельности повлияло на характер мышления уче ных. Об этом ясно и убедительно рассказал в св оих известных лекциях выда ющийся американский ф изик Ричард Фейнман (р. 1918). Отвечая на вопрос, какие новые идеи и предложения внушил физи кам принцип отн осительности, Фейнман указывает, что первое открытие по существу состоя ло в том, что даже идеи, которые уже очень долго держатся и очень точно проверены, могут быть ошибочными. Каким это было большим потрясением открыть, что законы Ньютона неверны, и это после того, как все годы они казались точными! Следующее. Если возникают некие «стран ные» идеи, вроде той, что, когда идешь, время тянется медл ен нее, то неуместен вопрос: нравится ли это нам? Здесь ум естен другой вопрос: согласуются ли эти идеи с тем, что показал опыт? И, наконец, теория отно сительности подсказала, что надо обра щать вн имание на симметрию законов или (что более опреде ленно) и скать способы, с помощью которых законы можно пре образовать, сохраняя при этом их форму. К сожалени ю, принцип относительности в физике был использо ван некоторыми западны ми философами для защиты философ ского релятивизма, суть к оторого сводится к отрицанию объ ективно истинного содержания о реальн ом мире в нашем зна нии. Раз наши принципы и тео рии меняются, значит, заявляют релятивисты, в них не содержится никакой и стины, и поэтому сама истина о бъявляется соглашением ученых, удобным сред ством для классификации фактов, экономным описанием де й с твительности и т. п. Даже предварительное знакомство с ре зультатами физической теории относительности показывает явную несостоятельность философского релятивизма. Поэ тому следует ясно различать релятивизм, или относительность, в ре ально м физическом мире, и релятивизм, или относительность, наших з наний. Использован ная литература Рузавин Г.И. «Ко нцепции современного естествознания. Курс лекций» , - М.: Проект, 2004.

1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Российские спортсмены (танковые биатлонисты) заявляют, что готовы подъехать хоть в МОК, хоть в WADA, для устранения возникшего недопонимания. Заодно и WADA сдаст анализы!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по естествознанию "Концепция относительности пространства-времени", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru