Пространство, время, симметрия - Реферат

Пространство, время, симметрияГоворя более конкретно, пространство и время следует отнести к научным категориям физики, поскольку именно она решает задачу измерения длин и длительностей. В то же время они сильно различаются по смыслу, поскольку смысл понятия пространства связан с упорядочиванием сосуществующего (одно рядом с другим), а смысл понятия времени - с упорядочиванием событий, которые приходят на смену друг другу (одно после другого). Развитие представлений о пространстве и времени с античных времен до наших дней можно свести к решению следующей двуединой задачи: какова сущность (физические свойства и геометрические характеристики) пространства и времени? как связаны пространство и время с формами (видами) материи - веществом и полем? Эволюция подходов к решению данной задачи разбивается на два периода (с периодами истории всего естествознания, что рассматривались в разделе 1.3 предыдущей темы ничего общего не имеют!) - доэйнштейновский (содержание данного раздела темы 2) и эйнштейновский (разделы 2 и 3 этой же темы). пространство время естествознание теория относительность Завершает доэйнштейновский период эволюции представлений о пространстве и времени их трактовка в соответствии с механистической естественнонаучной картиной мира (см. раздел 1.3).Но по отношению к другой форме материи - веществу - преобразования Лоренца предполагали нечто новое и совершенно невероятное - что все тела, включая Землю, реально сокращаются в размерах в направлении своего прямолинейного движения под действием возникающих при этом электромагнитных сил, причем величина данного сокращения прямо пропорциональна скорости движения тела. 1 (см. выше), преобразования Лоренца имеют следующий вид: В качестве примера можно, используя приведенные зависимости, подсчитать, что ракета длиной, допустим, x = 50 м при скорости своего движения V = 100 км/с сокращает свою длину по отношению к Земле, с которой взлетела, на 0,003 мм в направлении этого движения, а часы, установленные в ракете, будут идти на 0,00002 с медленнее часов, установленных на Земле и синхронизированных с первыми в момент старта ракеты. Наблюдатель, находящийся в системе xy, рассуждает в той же теоретической манере, что и его коллега из системы x"y", но приходит к совершенно иному выводу - скорость света c действительно одинакова в направлениях ОА и ОВ, но для меня точка А к источнику света (точке О) приближается, а точка В от этого же источника удаляется, в результате чего свет окажется в точке А раньше, чем в точке В. Еще одно новое качество пространства и времени, обнаруженное опытом Майкельсона - Морли (см. раздел 1), Эйнштейн предложил зафиксировать в виде принципа постоянства скорости света, гласящего, что скорость света в вакууме c одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от движения источников и приемников света, причем дополнил данный принцип положением о невозможности распространения вообще какого-либо физического взаимодействия со скоростью, бoльшей, чем скорость света. Если взять самый предельный случай, а именно, что и скорость движения V подвижной системы отсчета вдоль оси x, и скорость движения тела (света) v" вдоль оси x" данной системы равны скорости света c, то кажется, что по закону сложения скоростей классической механики относительно оси x тело (свет) будут двигаться со скоростью v = V v" = c c = 2c.Действительно, данная теория описывает представления о пространстве и времени по отношению к инерциальным системам отсчета, которых на самом деле в природе не существует, они выступают всего лишь идеализированным объектом исследования для специальной теории относительности (см. раздел 1.2). Поэтому в рамках дальнейшего развития представлений о пространстве и времени требовалось "состыковать" специальную теорию относительности Эйнштейна с классической теорией тяготения - динамикой Ньютона (см. раздел 1.3) - и тем самым сделать первую не иллюзорной теорией, а теорией, учитывающей главную движущую силу реального мира - силу тяготения. С одной стороны, теории, которые надлежало свести в одну, были построены на разных принципах передачи энергии (взаимодействия, см. раздел 1.6) - теория Ньютона, как известно, базировалась на принципе дальнодействия, а специальная теория относительности - на принципе близкодействия (второй постулат данной теории, см. раздел 2). Если с данными телами связать обычные декартовы системы координат (рис.5), то получается, что в этих, уже неинерциальных системах отсчета данные явления протекают одинаково, и сила инерции, создаваемая телом массой m", которое с постоянным ускорением a (см. рис.5) движется относительно тела массой m вдоль оси x (там же), эквивалентна силе тяготения, создаваемой этими телами в неподвижной системе отсчета xyz (снова см. рис.5). Массы в пространственно-временнoм континууме распределены, по определению неравномерно, следовательно пространство можно считать бесконечно большой совокупностью материальных точек (понятие, позаимствованное Эйнштей

План

1. Эволюция представлений о пространстве и времени

2. Специальная теория относительности

3. Общая теория относительности

Литература

1. Эволюция представлений о пространстве и времени