Концепции современного естествознания. Шпаргалки
Шрифт:
45. Специальная теория относительности
В 1905 г. Альберт Эйнштейн создал специальную теорию относительности. Новая теория пространства и времени опиралась на экспериментальные данные и была разработана для объяснения противоречий, которые не могли быть разрешены в рамках классической механики. В основу специальной теории относительности легли два принципа Эйнштейна:
1. Принцип относительности, который распространил действие принципа относительности Галилея на любые физические явления и формулировался следующим образом: все физические
2. Принцип постоянства скорости света, который гласит, что скорость света в вакууме постоянна, не зависит от движения источника и приемника света, одинакова во всех направлениях и во всех инерциальных системах отсчета. Эйнштейн доказал, что скорость света в вакууме является предельной скоростью, возможной в природе, и объявил ее важнейшей физической постоянной, мировой константой. С этим постулатом Эйнштейна согласились не все, и до сих пор существуют попытки опровергнуть его истинность.
Эйнштейн уточнил и видоизменил математическое выражение законов Ньютона, и на основе его вычислений и теории была создана новая, релятивистская механика, базирующаяся на принципе относительности Эйнштейна.
Следствиями новой теории были такие выводы:
– при сложении скоростей никогда не может получиться скорость больше скорости света;
– ни одно физическое тело и ни одна частица не могут двигаться со скоростью большей скорости света;
– время в движущейся системе отсчета замедляется относительно неподвижной системы;
– масса и энергия взаимосвязаны и вычисляются по формуле: E=m · c2.
46. Общая теория относительности
Общая теория относительности была опубликована в 1916 г. Она распространила принципы специальной теории относительности на неинерциальные (ускоренные) системы. Эйнштейн указал, что все системы отсчета, инерциальные и неинерциальные, равноценны для описания движения материальных объектов, и определил отличия между системами: инерциальная система движется равномерно и прямолинейно, неинерциальная система движется с ускорением. В рамках общей теории относительности он разработал полевую теорию тяготения, предположив существование гравитационного поля и особых частиц гравитации, которые назвал гравитонами.
Улучшенная теория базировалась на следующих принципах:
1) принцип относительности распространяется на все движущиеся системы;
2) применение принципа постоянства скорости света ограничено областями, где гравитационными силами можно пренебречь.
Эйнштейн отказался от применения принципа дальнодействия (то есть мгновенного взаимодействия между объектами) и высказал принцип близкодействия (взаимодействия между объектами на уровне частиц).
Общая
1. Свойства пространства-времени зависят от движущейся материи.
2. Луч света, обладающий инертной, а, следовательно, и гравитационной массой, должен искривляться в поле тяготения.
3. Частота света под действием поля тяготения должна смещаться в сторону более низких значений.
Из этих выводов естественно вытекает, что:
1) время замедляется или ускоряется в зависимости от того, в какой системе находится наблюдатель – в движущейся или покоящейся;
2) в сильном поле тяготения происходит искривление пространственно-временного континуума, и чем больше масса, тем сильнее будет искривление пространства. Это положение Эйнштейна легло в основу создания новых научных космологических теорий;
3) из-за поля тяготения линии солнечного спектра будут смещаться в сторону красного цвета, по сравнению со спектрами соответствующих земных источников (что было доказано экспериментально при изучении спектральных данных Солнца).
47. Понятие электромагнитной картины мира
Электромагнитная теория базируется на естественнонаучном материализме и принципах теории электромагнитного поля:
1) материя континуальна (непрерывна);
2) электромагнитное поле материально;
3) материя и движение связаны неразрывно;
4) пространство, время и движущаяся материя связаны между собой.
В электромагнитной картине мира материя существует в двух видах – как вещество и как поле. Это две формы существования материи – они не могут переходить одна в другую и строго разделены. Основополагающим является поле, имеющее континуальные характеристики, а не вещество с его дискретностью.
В годы создания электромагнитной картины мира пространство представлялось как пустое, но заполненное эфиром (о свойствах и качествах которого не было единого мнения). После появления специальной теории относительности от идеи эфира отказались. Пространство стало пониматься как единое со временем и образующее единый четырехмерный мир; свойства пространственно-временного континуума зависят от распределения и движения материи. Человек воспринимает пространство и время как проекции, то есть отдельно друг от друга. Электромагнитная картина мира ввела понятие мировой точки, то есть события с некой частицей, которая из одной точки четырехмерного пространства-времени перемещается в другую по траектории, которую называют мировой линией.
В основе электромагнитной картины мира лежит рассмотрение двух видов взаимодействий близкого порядка – гравитационного и электромагнитного, которые относятся к полевому взаимодействию. Эйнштейн пытался свести эти взаимодействия к единому, объединив гравитационное и электромагнитные поля, и создать единую теорию поля, но не успел. Единой теории поля не существует и сегодня.
Основополагающими являются принципы: относительности Эйнштейна, близкодействия, постоянства и предельной скорости света, эквивалентности инертной и гравитационной масс, причинности, взаимосвязи массы и энергии.