Контрольна робота
тема: В«Приватна теорія відносності ЕйнштейнаВ»
Введення
Теорія відносності зіграла вирішальну роль у фізиці, розкривши якісно новий взаємозв'язок матеріальних об'єктів - тел, частинок, полів - і простору-часу як форми їх існування. Спочатку (у приватній теорії відносності) цей взаємозв'язок була лише кінематичної, потім (в загальній теорії відносності) закономірно включила в себе і динаміку.
Кажуть, що прозріння прийшло до Альбертові Ейнштейну в одну мить. Вчений нібито їхав на трамваї по Берну (Швейцарія), глянув на вуличні годинник і раптово усвідомив, що якби трамвай зараз розігнався до швидкості світла, то в його сприйнятті ці години зупинилися б - і часу б навкруги не стало [5]. Це і привело його до формулювання одного з центральних постулатів відносності - що різні спостерігачі по-різному сприймають дійсність, включаючи настільки фундаментальні величини, як відстань і час.
Говорячи науковою мовою, в той день Ейнштейн усвідомив, що опис будь-якого фізичного події або явища залежить від системи відліку, в якій знаходиться спостерігач. Якщо пасажир трамваю, наприклад, упустить окуляри, то для нього вони впадуть вертикально вниз, а для пішохода, що стоїть на вулиці, окуляри будуть падати по параболі, оскільки трамвай рухається, у той час як окуляри падають. У кожного своя система відліку.
І хоча опису подій при переході з однієї системи відліку в іншу змінюються, є й універсальні речі, що залишаються незмінними. Якщо замість опису падіння очок задатися питанням про закон природи, що викликає їх падіння, то відповідь на нього буде один і той же і для спостерігача в нерухомій системі координат, і для спостерігача в рухомій системі координат. Закон розподіленого руху в рівній мірі діє і на вулиці, і в трамваї. Іншими словами, в той час як опис подій залежить від спостерігача, закони природи від нього не залежать, то є є інваріантними. У цьому і полягає принцип відносності. p> Як будь-яку гіпотезу, принцип відносності потрібно було перевірити шляхом співвіднесення його з реальними природними явищами. З принципу відносності Ейнштейн вивів дві окремі (Хоча і споріднені) теорії. Спеціальна, або приватна, теорія відносності виходить з положення, що закони природи одні й ті ж для всіх систем відліку, що рухаються з постійною швидкістю. Загальна теорія відносності поширює цей принцип на будь-які системи відліку, включаючи ті, що рухаються з прискоренням. Основи приватної (або спеціальної) теорії відносності були дані А. Ейнштейном в 1905 р., але свою назву вона отримала лише в 1916 р. - Після того, як було завершено побудову загальної теорії відносності [3; 507].
1. Виникнення приватної теорії відносності
Усвідомлення універсальної справедливості принципу відносності для будь-яких фізичних явищ - результат складного історичного розвитку. У XIX столітті вважалося, що принцип відносності справедливий тільки в механіці, але несправедливий в оптиці і в електродинаміки. Уявлялося, що електромагнітні хвилі (у тому числі світло) - це хвилі в особливій середовищі - ефірі, що заповнює весь простір і визначальному привілейовану систему відліку, що спочивають щодо ефіру, в якій тільки й справедливі закони оптики і рівняння електродинаміки. Здавалося очевидним, що в системі тіл, рухомих щодо ефіру, оптичні та електромагнітні явища будуть відбуватися інакше, ніж у нерухомою. Але всі спроби виявити явище такого роду, що вживали в XIX - початку XX ст, зазнали невдачу. Пояснення невдач шукали в динаміці: використовуючи конкретні динамічні закони, сформульовані в системі спокою ефіру, показували, що в даній системі тіл ефекти, пов'язані з рухом щодо ефіру, компенсуються. Ця програма знайшла відоме відображення в роботах голландського фізика Х. Лоренца і французького математика А. Пуанкаре, де було показано, що якщо прийняти лоренцовской варіант електродинаміки електронів і запропоновану Пуанкаре модель електрона, стискуваного постійним тиском ефіру, то компенсація буде точною і принцип відносності, який розуміється як неможливість виявлення руху щодо ефіру, виконується [3].
У 1905 році в роботі Пуанкаре були досліджені групові властивості перетворень руху та перетворень обертання з точки зору спостерігача, що спочиває щодо ефіру. Результати цієї роботи посприяли відкриттів Альберта Ейнштейна. Він створив послідовну теорію вимірювань часу і координат в інерціальній системі відліку і виявив відносний характер релятивістського уповільнення часу і скорочення масштабів. Математичний апарат теорії в повній формі був розвинений німецьким вченим Г. Мінковським в 1908 році.
2. Основні положення теорії відносності
Приватна теорія відносності - це основа фізичного вчення про простір, час і русі. У її рамках простір...
