Пространство и время в специальной теории относительности. Наступление состояния невесомости при свободном падении. Общая теория относительности о пространстве и времени. Философские выводы из теории относительности. Ограничения теории относительности.
Аннотация к работе
В механистической картине мира понятия пространства и времени рассматривались вне связи и безотносительно к свойствам движущейся материи.Пространство есть всеобщая объективная форма существования материи, являющаяся необходимым условием возникновения и движения конкретных материальных систем. Понятие "пространство" выражает: · взаимное расположение материальных систем (объектов) впереди, позади, вне, внутри, около, далеко, близко и т. д.; · способность их занимать определенный объем, иметь протяженность - длину, ширину и высоту; Следовательно, понятие "время" выражает также всеобщее свойство таких материальных систем и процессов, как: · длительность существования предметов, систем и развития их отдельных фаз, сторон, ступеней и т. д.;Инерциальных систем отсчета можно выбрать сколь угодно, и все они будут относительно друг друга двигаться по инерции. Принцип относительности Галилея: если законы механики справедливы в одной системе координат, то они справедливы и в любой другой системе координат, движущейся прямолинейно и равномерно относительно первой, т. е. в инерциальных системах координат. В другой формулировке он звучит так: никакими опытами, проведенными в инерциальной системе отсчета, нельзя доказать, покоится система отсчета или движется равномерно, прямолинейно. В инерциальных системах отсчета пространство и время носят абсолютный характер, т. е. интервал времени и размеры тел не зависят от состояния движения системы отсчета. По сравнению с принципом относительности Галилея ("При одинаковых начальных условиях в любых инерциальных системах отсчета все МЕХАНИЧЕСКИЕ процессы будут происходить одинаково") принцип относительности в СТО выглядит так: "При одинаковых начальных условиях в любых инерциальных системах отсчета ВСЕ процессы и законы природы будут происходить одинаково".Поскольку в равномерно движущемся с огромной скоростью космическом корабле темп времени замедляется и все процессы происходят медленнее, чем на Земле, то космонавт, вернувшись на нее, окажется моложе своего брата-близнеца. Рассмотрим двух близнецов А и В в возрасте 20 лет. Сколько лет будет близнецам А и В, когда В, закончив свое путешествие, вернется обратно на Землю? С точки зрения близнеца А, путешествие, чтобы долететь до звезды и обратно, займет 80 лет, т. е. когда В вернется, возраст А будет 20 80= 100 лет. По его измерениям расстояние от Земли до звезды Арктур составляет световых лет, или 5,64 световых лет, а чтобы долететь до Арктура и вернуться обратно - 11,4 года.Наступление состояния невесомости при свободном падении обусловлено весьма важным физическим фактором, а именно равенством инертной и гравитационной (тяжелой) масс тела. Инертная масса характеризует инертные свойства тела, а гравитационная масса - силу, с которой тела притягиваются по закону Ньютона. Например, ускоренное движение лифта в поле тяготения существует для внешнего наблюдателя, для внутреннего же наблюдателя в лифте имеется покой. Но их соотношение, т. е. поле тяготения, делающее описание в обеих системах координат возможным, основывается на одной очень важной опоре называемой принципом эквивалентности. По общей теории относительности массы, создающие поле тяготения, искривляют пространство и меняют течение времени.Теория относительности была первой физической теорией, которая радикально изменила взгляды ученых на пространство, время и движение. Если раньше пространство и время рассматривались обособленно от движения материальных тел, а само движение независимо от систем отсчета т.е. как абсолютное, то с возникновением специальной теории относительности было твердо установлено: · всякое движение может описываться только по отношению к другим телам, которые могут приниматься за системы отсчета, связанные с определенной системой координатотносительность пространство время невесомость Декарт заполнил евклидово пространство материей, находящейся в вечном движении. Ньютон представил пространство однородным, изотропным и абсолютным. В специальной теории относительности пространство и время объединены в четырехмерный континуум, т. е. событие задается четырьмя числами - тремя координатами и моментом времени. В рамках специальной теории относительности пространство и время имеют относительный характер.
План
Содержание
Введение
1. Понятие пространства и времени
2. Пространство и время в специальной теории относительности
2.1 Парадокс близнецов
3. Общая теория относительности о пространстве и времени
4. Философские выводы из теории относительности
Выводы
Список литературы
Введение
В механистической картине мира понятия пространства и времени рассматривались вне связи и безотносительно к свойствам движущейся материи. Пространство в ней выступает в виде своеобразного вместилища для движущихся тел, а время - никак не учитывает реальные изменения, происходящие с ними, и поэтому выступает просто как параметр, знак которого можно менять на обратный. Иными словами, в механике рассматриваются лишь обратимые процессы, что значительно упрощает действительность.
Другой недостаток этой картины состоит в том, что в ней пространство и время как формы существования материи изучаются отдельно и обособленно, вследствие чего их связь остается не выявленной. Современная концепция физического пространства - времени значительно обогатила наши естественно-научные представления, которые стали ближе к действительности.
Вывод
относительность пространство время невесомость
Научное понимание пространства до XX в. мало отличалось от обыденного. Евклид построил геометрию трехмерного пространства, которая находится в основе классической науки. Декарт заполнил евклидово пространство материей, находящейся в вечном движении. Ньютон представил пространство однородным, изотропным и абсолютным.
Чтобы объяснить особенности распространения света в инерциальных системах отсчета, Эйнштейн предложил свою теорию относительности. В специальной теории относительности пространство и время объединены в четырехмерный континуум, т. е. событие задается четырьмя числами - тремя координатами и моментом времени. В рамках специальной теории относительности пространство и время имеют относительный характер. При скоростях инерциальной системы, близкой к скорости света, темп времени замедляется, а размеры укорачиваются.
На основе евклидовой геометрии была построена теория тяготения Ньютона, а неевклидовой - общая теория относительности. Общая теория относительности утверждает, что свойства пространства определяются параметрами тел, заполняющих его. Отклонение пространства от евклидовости сказывается вблизи тяготеющих масс.
В специальной теории относительности показана взаимосвязь пространства и времени, т. е. утверждается, что нет времени вне пространства. В общей теории относительности показана взаимосвязь пространства-времени с материей. В сильных полях тяготения не только происходит искривление пространства, но и замедляется ход времени.
Список литературы
1 М. К. Гусейханов, о. Р. Раджабов Концепции Современного Естествознания, Учебник: Издание шестое, переработанное и дополненное: Москва, 2007.: 533.
2 Горелов А. А. Концепции современного естествознания. М.: Центр, 1997.
3 Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепции современного естествознания. М.: ИТК «Дашков и К°», 2005.
4 Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Практикум по курсу "Концепции современного естествознания". Махачкала: Юпитер, 2000.
5 Дубнищева Т. Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск: ЮКЭЛ, 1997.
6 Карпенков С. X. Концепции современного естествознания. М: ЮНИТИ, 1997.
7 Карпенков С. X. Концепции современного естествознания. Практикум. М.: ЮНИТИ, 1998.
8 Карпенков С. X. Основные концепции естествознания. М.: ЮНИТИ, 1998.
9 Концепции современного естествознания / Под рук. С. А. Самыгина. Ростов н/Д: Феникс, 1997.
10 Концепции современного естествознания / Под ред. В. Н. Лавриненко, В. П. Ратникова. М.: ЮНИТИ, 1997.
11 Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания. М.: ЮНИТИ, 1997.