ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ, физическая теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физ. процессов. Закономерности, устанавливаемые О. т., являются общими для всех физ. процессов, поэтому часто о них говорят просто как о свойствах пространства-времени. Как было установлено А. Эйнштейном, эти свойства зависят от гравитац. полей (полей тяготения), действующих в данной области пространства-времени. Свойства пространства-времени при наличии полей тяготения исследуются в общей теории относительности (ОТО), наз. также теорией тяготения. В частной теории относительности рассматриваются свойства пространства-времени в приближении, в к-ром эффектами тяготения можно пренебречь. Логически частная О. т. есть частный случай ОТО, откуда и происходит её название. Исторически развитие теории происходило в обратном порядке; частная О. т. была сформулирована Эйнштейном в 1905, окончательная формулировка ОТО была дана им же в 1916. Ниже излагается частная О. т., наз. в литературе также теорией относительности Эйнштейна, просто О. т., или специальной теорией относительности (история её возникновения изложена в последнем разделе).

Основные черты теории относительности

Явления, описываемые О. т. и называемые релятивистскими (от лат. relatio - отношение), проявляются при скоростях движения тел, близких к скорости света в вакууме с=(2,997924562±0,000000011)X1010см/сек. При таких скоростях (называемых релятивистскими) зависимость энергии Е тела от его скорости v описывается уже не формулой классич. механики Екин = mv2/2, а релятивистской формулой

Масса т, входящая в эту формулу, в О. т. наз. также массой покоя. Из (1) видно, что энергия тела стремится к бесконечности при скорости v, стремящейся к с, поэтому если масса покоя не равна нулю, то скорость тела всегда меньше с, хотя при Е " тс2 она может стать сколь угодно близкой к с. Это непосредственно наблюдается на ускорителях протонов и электронов, в которых частицам сообщаются энергии, много большие тс2, и поэтому они движутся со скоростью, практически равной с. Со скоростью света всегда движутся частицы, масса покоя к-рых равна нулю (фотоны - кванты света, нейтрино). Скорость с является предельной скоростью передачи любых взаимодействий и сигналов из одной точки пространства в другую.

Существование предельной скорости вызывает необходимость глубокого изменения обычных пространственно-временных представлений, основанных на повседневном опыте. Рассмотрим след, мысленный опыт. Пусть в вагоне, движущемся со скоростью v относительно полотна жел. дороги, посылается световой сигнал в направлении движения. Скорость сигнала для наблюдателя в вагоне равна с. Если бы длины и времена, измеряемые любым наблюдателем, были одинаковы, то выполнялся бы закон сложения скоростей классич. механики и для наблюдателя, стоящего у полотна, скорость сигнала была бы равна с + v, т. е. была бы больше предельной. Противоречие устраняется тем, что в действительности с точки зрения наблюдателя, относительно к-рого физич. система движется со скоростью v, все процессы в этой системе замедляются в корень из 1-v22 раз (это явление наз. замедлением времени), продольные (вдоль движения) размеры тел во столько же раз сокращаются и события, одновременные для одного наблюдателя, оказываются неодновременными для другого, движущегося относительно него (т. н. относительность одновременности). Учёт этих эффектов приводит к закону сложения скоростей, при к-ром предельная скорость оказывается одинаковой для всех наблюдателей.

Характерное для О. т. явление замедления времени может принимать огромные масштабы. В опытах на ускорителях и в космических лучах образуются распадающиеся (нестабильные) частицы, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света. В результате замедления времени (с точки зрения земного наблюдателя) времена их распада и, следовательно, проходимые ими (от рождения до распада) расстояния увеличиваются в тысячи и десятки тысяч раз по сравнению с теми, к-рые частицы пролетали бы, если бы эффект замедления времени отсутствовал.

Из релятивистской формулы для энергии следует, что при малых скоростях (м<<с) энергия тела равна

Второй член справа есть обычная кинетич. энергия, первый же член показывает, что покоящееся тело обладает запасом энергии Е0=тс2, наз. энергией покоя (т.н. принцип эквивалентности энергии и массы, или принцип эквивалентности Эйнштейна).

В ядерных реакциях и процессах превращений элементарных частиц значит, часть энергии покоя может переходить в кинетич. энергию частиц. Так, источником энергии, излучаемой Солнцем, является превращение четырёх протонов в ядро гелия; масса ядра гелия меньше массы четырёх протонов на 4,8•10-26г, поэтому при каждом таком превращении выделяется 4,3•10-5 эрг кинетич. энергии, уносимой излучением. За счёт излучения Солнце теряет в 1 сек 4•107 т своей массы.

О. т. подтверждена обширной совокупностью фактов и лежит в основе всех совр. теорий, рассматривающих явления при релятивистских скоростях. Уже последоват. теория электромагнитных, в частности оптических, явлений, описываемых классич. электродинамикой (см. Максвелла уравнения), возможна только на основе О. т. Теория относительности лежит также в основе квантовой электродинамики, теорий сильного и слабого взаимодействий элементарных частиц. Законы движения тел при релятивистских скоростях рассматриваются в релятивистской механике, к-рая при скоростях v"с переходит в классическую механику Ньютона. Квантовые законы движения релятивистских микрочастиц рассматриваются в релятивистской квантовой механике и квантовой теории поля.

Принцип относительности и другие принципы инвариантности

В основе О. т. лежит принцип относительности, согласно к-рому в физич. системе, приведённой в состояние свободного равномерного и прямолинейного движения относительно системы, условно наз. "покоящейся", для наблюдателя, движущегося вместе с системой, все процессы происходят по тем же законам, что и в "покоящейся" системе. Говорят, что движущаяся система получается из "покоящейся" преобразованием движения и что принцип относительности выражает инвариантность (независимость) законов природы относительно преобразований движения.

Справедливость принципа относительности означает, что различие между состояниями покоя и равномерного прямолинейного движения не имеет физич. содержания. Если физич. система В движется равномерно и прямолинейно (со скоростью V) относительно системы А, то с тем же правом можно считать, что А движется относительно В (со скоростью-V). Термин "принцип относительности" связан с тем, что если преобразованию движения подвергнуть систему движущихся тел, то все относительные движения этих тел останутся неизменными.

Наряду с принципом относительности из опыта известны и др. принципы инвариантности, или, как ещё говорят, симметрии, законов природы. Любой физич. процесс происходит точно так же если осуществить его в любой др. точке пространства; эта симметрия выражает равноправие всех точек пространства, однородность пространства;

если систему, в к-рой происходит процесс, повернуть на произвольный угол; эта симметрия выражает равноправие всех направлений в пространстве, изотропию пространства;

если повторить процесс через нек-рый промежуток времени; эта симметрия выражает однородность времени.

Т. о., имеет место инвариантность законов природы по отношению к четырём типам преобразований: 1) переносу в пространстве, 2) вращению в пространстве, 3) сдвигу во времени, 4) преобразованию движения. Симметрии 1-4 выполняются точно только в изолированной от внешних воздействий системе, т. е. если можно пренебречь воздействием на систему внешних факторов; для реальных систем они справедливы лишь приближённо.

Изучение свойств преобразований 1-2 составляет предмет евклидовой геометрии трёхмерного пространства, если рассматривать её как физич. теорию, описывающую пространств, свойства физич. объектов (при этом под переносом следует понимать преобразование параллельного переноса).

При скоростях тел v, сравнимых со скоростью с, обнаруживается тесная связь и матем. аналогия между преобразованиями 1, 3 и 2, 4. Это даёт основание говорить об О. т., в к-рой все преобразования 1-4 следует рассматривать совместно, как о геометрии пространства-времени. Содержанием О. т. является рассмотрение свойств преобразований 1-4 и следствий из соответствующих принципов инвариантности. Математически О. т. является обобщением геометрии Евклида - геометрией четырёхмерного Минковского пространства.

Принцип относительности был известен (и справедлив) в классич. механике, но свойства преобразований движения при v<<c и при v~c различны; при v<<c релятивистские эффекты исчезают и преобразования движения переходят в преобразования инвариантности, справедливые для классич. механики (преобразования Галилея; см. Галилея принцип относительности). Поэтому различают релятивистский принцип относительности, обычно наз. принципом относительности Эйнштейна, и нерелятивистский принцип относительности Галилея.

Осн. понятие О. т. - точечное событие, т. е. нечто, происходящее в данной точке пространства в данный момент времени (напр., световая вспышка, распад элементарной частицы). Это понятие является абстракцией - реальные события всегда имеют нек-рую протяжённость в пространстве и во времени и могут рассматриваться как точечные только приближённо. Любой физический процесс есть последовательность событий (С)-C1, С2, ..., Сn, ... . Справедливость симметрии 1-4 означает, что наряду с последовательностью (С) законы природы допускают существование бесконечного числа др. последовательностей (С*), к-рые получаются из (С) соответствующим преобразованием и различаются положением событий в пространстве и времени, но имеют одинаковую с (С) внутр. структуру. Напр., в случае симметрии 4 процесс (С) можно наглядно описать как происходящий в стоящем на земле самолёте, а процесс (С*)- как такой же процесс, происходящий в самолёте, летящем с постоянной скоростью (относительно земли); различным скоростям и направлениям движения соответствуют различные последовательности (С*). Преобразования, переводящие одну последовательность событий в другую, наз. активными (в отличие от пассивных преобразований, к-рые связывают координаты одного и того же события в двух системах отсчёта; см. ниже). Совокупность этих преобразований должна удовлетворять определённым свойствам. Прежде всего последоват. применение любых двух преобразований должно представлять собой одно из возможных преобразований [напр., переход от системы (1) к системе (2), а затем от системы (2) к системе (3) эквивалентен переходу (1)-(3)]. Кроме того, для каждого преобразования должно существовать обратное преобразование, так что последоват. применение обоих преобразований даёт тождественное (единичное) преобразование, являющееся одним из возможных преобразований системы. Это означает, что совокупность рассматриваемых преобразований (1-4) должна составлять группу в математич. смысле. Эта группа наз. группой Пуанкаре (назв. предложеноЮ. Вигнером). Преобразования группы Пуанкаре носят универсальный характер: они действуют одинаково на события любого типа. Это позволяет считать, что они описывают свойства пространства-времени, а не свойства конкретных процессов. Свойства преобразований Пуанкаре могут быть описаны различными способами (так же, как можно описывать различными способами свойства движений в трёхмерном пространстве); наиболее простое описание получается при использовании инерциалъных систем отсчёта и связанных с ними часов. Роль инерц. систем отсчёта (и. с. о.) в О. т. такая же, как роль прямоугольных декартовых координат в геометрии Евклида.

Инерциальные системы отсчёта

С той степенью точности, с какой свойства данной области пространства-времени описываются частной О. т., можно ввести и. с. о., в к-рых описание пространственно-временных закономерностей О. т. принимает особенно простую форму. Под системой отсчёта в этом случае можно подразумевать жёсткую систему твёрдых тел (или её мысленное продолжение), по отношению к к-рой определяются положения событий, траектории тел и световых лучей. Любая система отсчёта, движущаяся относительно данной и. с. о. равномерно и прямолинейно без вращения, также будет инерциальной, а система отсчёта, вращающаяся или движущаяся ускоренно, уже не будет и. с. о. Следовательно, и. с. о. образуют выделенный класс систем отсчёта. В и. с. о. справедлив закон инерции, т. е. свободная (не испытывающая воздействий др. тел) частица движется в и. с. о. прямолинейно и (при принятой синхронизации часов; см. ниже) равномерно. Требование выполнения закона инерции может быть принято как определение и. с. о. Первый закон Ньютона может рассматриваться при этом как утверждение о существовании таких систем отсчёта. Все и. с. о. равноправны; это равноправие является непосредственным выражением принципа относительности.

Степень инерциалыгости системы отсчёта зависит от свойств гравитац. полей, действующих в рассматриваемой области пространства-времени. Количеств, критерии применимости частной О. т. и инерциальности систем отсчёта рассматриваются в ОТО.

В области пространства-времени, в к-рой справедлива частная О. т., можно пользоваться и неинерц. системами отсчёта (так же, как можно пользоваться криволинейными координатами в геометрии Евклида), но при этом описание свойств пространства-времени оказывается более сложным.

В данной и. с. о. необходимо определить способ измерения времени и координат. В и. с. о. трёхмерная пространств, геометрия- евклидова, если прямые определить, напр., как траектории световых лучей, а расстояния измерять твёрдыми масштабами. Поэтому в данной и. с. о. можно ввести декартовы прямоугольные координаты х, у, z. Для определения времени t события можно принять, что в той точке, где оно произошло, находятся часы, покоящиеся в данной и. с. о. Если события происходят в разных точках А, В, то для сравнения их времён нужно синхронизировать часы в A и В, т. е. определить значение того, что часы в Л и В показывают одинаковое время. Обычное определение таково: пусть в момент tA по часам в A посылается сигнал в В, а в момент его прибытия в В посылается такой же сигнал из В в Л; если сигнал пришёл в Л в момент t‘A, то принимается, что сигнал пришёл в В в момент tв = (tА + t‘А)/2 и соответственно устанавливаются часы в В. При таком определении времена распространения сигнала из Л в В и из В в А одинаковы и равны (t‘А - tА)/2. Сигналами могут служить световые вспышки, звуковые сигналы (если среда, в к-рой они распространяются, покоится по отношению к данной системе отсчёта), выстрелы из двух одинаковых орудий, установленных в Л и В, и т. д., требуется лишь, чтобы условия передачи сигнала из Л в В и из В в Л были одинаковыми. Целесообразность такого определения времени связана с тем, что в любой и. с. о. отсутствует к.-л. физически выделенное направление; описанная процедура синхронизации часов симметрична относительно Л и В и поэтому не вносит анизотропии в способ описания. Отсутствие выделенного направления проявляется в том, что синхронизация любыми сигналами приводит к одному и тому же результату; к такому же результату приводит медленный (с v << с) перенос часов из Л в В. При практич. измерениях времён и координат используются многочисл. косвенные методы, при условии, что они дают такой же результат, как и описанные выше процедуры. В любой другой и. с. о. координаты и время измеряются с помощью таких же масштабов и часов, синхронизируемых таким же способом. Заранее не очевидно, что времена, определённые таким образом в двух различных и. с. о., будут одними и теми же, и они действительно оказываются различными. После того как синхронизация произведена, могут измеряться скорости частиц и сигналов в данной и. с. о., в частности скорость распространения световых сигналов. Скорость света в любой и. с. о. всегда равна с.

Преобразования Лоренца

Рассмотренные выше активные преобразования непосредственно связаны с пассивными преобразованиями, описывающими связь между координатами и временем данного события в двух различных и. с. о. В силу принципа относительности безразлично, сообщить ли телу скорость V по отношению к данной и. с. о. L или перейти к системе отсчёта L‘, движущейся со скоростью V относительно L,- закон преобразования координат и времени должен быть одним и тем же.

Вследствие справедливости симметрии 1-4, преобразования, связывающие координаты и времена событий х, у, z, t и х‘, у‘, z‘, t‘, измеренные в двух и. с. о. L и L‘, должны быть линейными. Из симметрии 1-4 и требования, чтобы преобразования составляли группу, можно получить вид этих преобразований. Если система отсчёта L‘ движется относительно L со скоростью V, то при надлежащем выборе осей координат и начал отсчёта времени в L и Z‘ (оси х и х‘ совпадают и направлены по V, оси у и у‘, г и г‘ соответственно параллельны, начала координат О и О‘ совпадают при t = 0 и часы в L‘ установлены так, что при t = 0 часы в О‘ показывают время f = 0) преобразования координат и времени имеют вид:

где с - произвольная постоянная, имеющая смысл предельной скорости движения (равной скорости света в вакууме). Эта постоянная может быть определена из любого эффекта О. т. (напр., замедления времени распада быстрого я-мезона). Справедливость кинематики и динамики, основанных на преобразованиях (2), подтверждена неисчислимой совокупностью экспериментальных фактов.

Преобразования Лоренца (2) вместе с преобразованиями вращения вокруг начала координат образуют группу Лоренца; добавление к ней сдвигов во времени t‘ = t + а и в пространстве х‘ = х + b (где а, Ь - произвольные постоянные размерности времени и длины) даёт группу Пуанкаре.

Из принципа относительности вытекает, что физич. законы должны иметь одинаковую форму во всех и. с. о.; следовательно, они должны сохранять свой вид при преобразованиях Лоренца. Это требование наз. принципом (постулатом) релятивистской инвариантности, или лоренц-инвариантности (лоренц-ковариантности), законов природы.

Из преобразований Лоренца вытекает релятивистский закон сложения скоростей. Если частица или сигнал движется в L по оси х со скоростью и, то в момент tx = vt и скорость частицы v‘ = = x‘/t‘, измеряемая в системе L‘, равна:

Эта формула отражает осн. черту релятивистской кинематики - независимость скорости света от движения источника. Действительно, если скорость света, испущенного покоящимся в нек-рой и. с. о. L источником, есть с, v = с, то из закона сложения скоростей (2) получаем, что измеренная в и. с. о. L‘ скорость света v‘ также равна с. Так как направление оси х произвольно, то отсюда следует независимость скорости света от движения источника. Это свойство скорости света однозначно определяет вид преобразований Лоренца: постулировав независимость скорости света от движения источника, однородность пространства и времени и изотропию пространства, можно вывести преобразования Лоренца.

Особая роль скорости света в О. т. связана с тем, что она является предельной скоростью распространения сигналов и движения частиц, достигаемой при энергии частицы, стремящейся к бесконечности, или массе, стремящейся к нулю; если бы масса покоя то фотона оказалась хотя и очень малой, но отличной от нуля (экспериментально установлено, что my < 4*10-21 тe, где тe - масса электрона), то скорость света была бы меньше предельной. Чтобы предельная скорость вообще могла существовать, она не должна зависеть от движения источника частиц.

Из преобразований Лоренца легко получить осн. эффекты О. т.: относительность одновременности, замедление времени, сокращение продольных размеров движущихся тел. Действительно, события 1, 2, одновременные в одной и. с. о. L : t1 = t2 и происходящие в разных точках х\, х2, оказываются неодновременными в другой и. с. о. L‘:t1‘-t2‘=(х2-х1)*V/c2*на корень из(1-V/c2) не равно 0. Далее, когда часы, покоящиеся в Z. в точке х = 0, показывают время t, то время t‘ по часам в L‘, пространственно совпадающим с часами в Z, в этот момент времени, есть

т. е. с точки зрения наблюдателя в L‘ часы в L отстают. В силу принципа относительности отсюда следует, что с точки зрения наблюдателя в L‘ все процессы в L. замедлены в такое же число раз.

Легко получить также, что размеры l всех тел, покоящихся в L, оказываются при измерении в L‘ сокращёнными

в корень из(1 - V2/c2) раз в направлении V:

В частности, продольный диаметр сферы, движущейся со скоростью v относительно L‘, будет при измерении в L‘ в корень из (1-v22)раз короче, чем поперечный. (Заметим, что это сокращение не обнаружилось бы на мгновенной фотографии сферы: из-за различного запаздывания световых сигналов, приходящих от разных точек сферы, её видимая форма остаётся прежней.)

Для и. с. о. пространственно-временные эффекты, определяемые преобразованиями Лоренца, относительны: с точки зрения наблюдателя в L замедляются все процессы и сокращаются все продольные масштабы в L‘. Однако это утверждение несправедливо, если хотя бы одна из систем отсчёта неинерциальна. Если, напр., часы 1 перемещаются относительно L из Л в В со скоростью с, а потом из В в Л со скоростью - v, то они отстанут по сравнению с покоящимися в А часами 2 в корень из (1-v2/c2) раз; это можно обнаружить прямым сравнением, так что эффект абсолютен. Он должен иметь место для любого процесса; напр., близнец, совершивший путешествие со скоростью v, вернётся в корень из (1-v2/c2) раз более молодым, чем его брат, остававшийся неподвижным в и. с. о. Это явление, получившее назв. "парадокса близнецов", в действительности не содержит парадокса: система отсчёта, связанная с часами 1, не является ннерциаль-ной, т. к. эти часы при повороте в В испытывают ускорение по отношению к инерциальной системе; поэтому часы 1 и 2 неравноправны.

При малых скоростях v преобразования Лоренца переходят в преобразования Галилея х‘=х-vt, у‘=у, z‘=z, t‘=t, к-рые описывают связь между картинами различных наблюдателей, известную из повседневного опыта: размеры предметов и длительность процессов одинаковы для всех наблюдателей.

Преобразования Пуанкаре оставляют инвариантной величину, наз. интервалом SAB между событиями Л, В, к-рая определяется соотношением:

Математически инвариантность s аналогична инвариантности расстояния при преобразованиях движения в евклидовой геометрии. Величины ct, х, у, z можно рассматривать как четыре координаты события в четырёхмерном пространстве Минковского: x0 = ct, х1 = х, х2 = у, х3 = z, к-рые являются компонентами четырёхмерного вектора.

Если вместо х0 ввести мнимую координату x4 = ix0 = ict, то произвольное преобразование Пуанкаре можно записать в виде, полностью аналогичном формуле, описывающей вращения и сдвиги в трёхмерном пространстве.

Вследствие того, что квадраты разностей временных и пространств, координат входят в (6) с разными знаками, знак s2 может быть различным; геометрия такого пространства отличается от евклидовой и наз. псевдоевклидовой. В такой геометрии интервалы разделяются на три типа: s2<0, s2>О и s2=0. Интервалы первого и второго типа наз. соответственно времени-подобными н пространственноподобными. Если s2>=0, знак tA-tBне зависит от системы отсчёта. Это тесно связано с принципом причинности. Действительно, если s2>=0 и (для определённости) tA<tB, то события Л и В могут быть связаны сигналом, распространяющимся со скоростью v=<с, т. е. Л может быть причиной В. Обычные представления о причинности требуют тогда, чтобы в любой системе отсчёта событие В следовало за событием Л. Инвариантность условия s2=0 непосредственно выражает инвариантность скорости света. Если s2<О, то знак tA - tBможет быть различным в разных и. с. о. Однако это не противоречит причинности, т. к. такие события не могут быть связаны никаким взаимодействием.

Если s2<0, то существует такая система отсчёта, в к-рой события А и В одновременны; в этой системе s2=-l2, где l - обычное расстояние. При s2 > О существует система отсчёта, в к-рой события А и В происходят в одной точке.

В классич. физике требование инвариантности законов физики относительно преобразований Лоренца означает, что любые физич. величины должны преобразовываться как скаляры, векторы или тензоры в пространстве Минковского. Правила вычислений с такими величинами даются тензорным исчислением. Использование тензорного исчисления позволяет записывать законы физики в таком виде, что их лоренц-инвариантность становится непосредственно очевидной.

Законы сохранения в теории относительности и релятивистская механика

В О. т., так же как в классич. механике, для замкнутой физич. системы сохраняется импульс р и энергия Е, Трёхмерный вектор импульса вместе с энергией образует четырёхмерный вектор импульса-энергии с компонентами Е/с, р, обозначаемый как (E;с,р). При преобразованиях Лоренца остаётся инвариантной величина

E2- (cp)2 = m2c4, (7) где от - масса покоя частицы. Из требований лоренц-инвариантности следует, что зависимость энергии и импульса от скорости имеет вид

Энергия и импульс частицы связаны соотношением р = Ev/с2. Это соотношение справедливо также для частицы с нулевой массой покоя; тогда v = с и р = Е/с. Такими частицами, по-видимому, являются фотоны (у) и электронные и мюонные нейтрино. Из (8) видно, что импульс и энергия частицы с m не равно 0 стремятся к бесконечности при v -> с.

Обсуждалась возможность существования объектов, движущихся со скоростью, большей скорости света (т. н. тахионов). Формально это не противоречит лоренц-инвариантности, но приводит к серьёзным затруднениям с выполнением требования причинности.

Масса покоя т не является сохраняющейся величиной. В частности, в процессах распадов и превращений элементарных частиц сумма энергий и импульсов частиц сохраняется, а сумма масс покоя меняется. Так, в процессе аннигиляции позитрона и электрона е+-->2у сумма масс покоя изменяется на 2 mе .

В системе отсчёта, в к-рой тело покоится (такая система отсчёта наз. собственной), его энергия (энергия покоя) есть Ео = тс2. Если тело, оставаясь в покое, изменяет своё состояние, получая энергию в виде излучения или тепла, то из релятивистского закона сохранения энергии следует, что полученная телом энергия ДЯ связана с увеличением его массы покоя соотношением дельта Е = дельта mc2. Из этого соотношения, названного Эйнштейном принципом эквивалентности массы и энергии, следует, что величина E0 = mс2 определяет максимальную величину энергии, к-рая может быть "извлечена" из данного тела в системе отсчёта, в к-рой оно покоится.

Для движущегося тела величина

определяет его кинетич. энергию. При v<<с (9) переходит в нерелятивистское выражение Екин=mv2/2, при этом импульс равен р = mv. Из определения Eкин следует, что для любого процесса в изолированной системе выполняется равенство:

согласно к-рому увеличение кинетич. энергии пропорционально уменьшению суммы масс покоя. Это соотношение широко используется в ядерной физике; оно позволяет предсказывать энерговыделение в ядерных реакциях, если известны массы покоя участвующих в них частиц. Возможность протекания процессов, в к-рых происходит превращение энергии покоя в кинетич. энергию частиц, ограничена др. законами сохранения (напр., законом сохранения барионного заряда, запрещающим процесс превращения протона в позитрон и у-квант). Иногда вводят массу, определяемую как

при этом связь между импульсом и энергией имеет тот же вид, что и в ньютоновской механике: р = mдвижv. Определённая таким образом масса отличается от энергии тела лишь множителем 1/с2. (В теоретич. физике часто выбирают единицы измерения так, что с = 1, тогда E = mдвиж)

Осн. уравнения релятивистской механики имеют такой же вид, как второй закон Ньютона и уравнение энергии, только вместо нерелятивистских выражений для энергии и импульса используются выражения (8):

где F - сила, действующая на тело. Для заряженной частицы, движущейся в электромагнитном поле, F есть Лоренца сила.

Теория относительности и эксперимент

Предположения о точечных событиях, справедливости принципа относительности, однородности времени и однородности и изотропии пространства с неизбежностью приводят к О. т. При этом абстрактно допустим предельный случай, соответствующий с = бесконечности, однако такая возможность исключена экспериментально: доказано с огромной точностью (см. ниже), что предельная скорость с есть скорость света в вакууме (её значение дано в начале статьи).

Каковы границы применимости О. т.? Отклонения от пространственно-временной геометрии О. т., связанные с гравитацией, наблюдаемы и рассчитываются в ОТО; никаких др. ограничений применимости О. т. пока не обнаружено, хотя неоднократно высказывались подозрения, что на очень малых расстояниях (напр., ~10-17 см) понятие точечного события, а следовательно, и О. т. могут оказаться неприменимыми (см., напр., Квантование пространства-времени).

Предположение о лоренц-инвариантности и точечности событий (означающей локальность взаимодействий) лежит в основе всех совр. теорий, в к-рых существен релятивизм. Справедливость квантовой электродинамики электронов и мюонов, а следовательно, и О. т. установлена вплоть до расстояний 10-15 см. При энергиях порядка масс этих частиц согласие квантовой электродинамики с опытом установлено с относит, точностью, несколько лучшей, чем 10-5; с точностью того же порядка должна быть справедлива и механика О. т.

Релятивистские законы сохранения применяются при исследованиях превращений элементарных частиц, вызванных сильным, слабым и электромагнитным взаимодействиями; отсутствие противоречий подтверждает справедливость этих законов. Всё, что известно о названных взаимодействиях, согласуется с представлением об их лоренц-инвариантности.

Предположение о невозможности сверхсветовых сигналов, вытекающее из О. т., лежит в основе дисперсионных методов, широко используемых в теории сильных взаимодействий (см. также Квантовая теория поля)‘, их успех демонстрирует справедливость осн. представлений О. т.

Одним из наиболее ярких подтверждений справедливости релятивистской инвариантности явилось предсказание на её основе существования античастиц и их последующее открытие (см. Дирака уравнение, Античастицы).

Требование лоренц-инвариантности взаимодействий приводит при очень общих предположениях к т. н. СРТ-теореме, устанавливающей связь между свойствами частиц и античастиц. Эта связь выполняется на опыте для всех известных взаимодействий.

Неоднократно ставились опыты по прямой проверке осн. черт кинематики О. т. Независимость скорости света от движения источника проверена с наилучшей точностью в 1964 в опытах [Европ. центр ядерных исследований (ЦЕРН, Швейцария)], в к-рых использовались у-кванты от распада л°-мезона; при скорости Пи°v= 0,9997с относит, точность совпадения скорости Y-кванта с с составляла 10-4. Релятивистское замедление времени измерено в широком интервале скоростей с помощью поперечного Доплера эффекта и непосредственно по распадам элементарных частиц с точностью 1-5% . Неоднократно проверялась также формула тдвиж= m*корень из (l-v2/c2) наилучшая достигнутая точность - 5-10-4 (В. Мейер и др., 1963).

История частной теории относительности

Хотя О. т. в логич. смысле проста, путь, приведший к ней, был сложным. Справедливость принципа относительности для механических явлений и его связь с явлением инерции были поняты после появления теории Н. Коперника: отсутствие видимых проявлений движения Земли с неизбежностью приводило к заключению, что общее движение системы не сказывается на происходящих в ней механических явлениях. Уже в 16 в. это поясняли, описывая эксперименты на движущемся корабле. Классич. изложение принципа относительности было дано в 1632 Г. Галилеем: "Заставьте теперь корабль двигаться с любой скоростью и тогда (если только движение будет равномерным и без качки в ту и другую сторону) во всех ... явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли .корабль или стоит неподвижно" (Галилей Г., Диалог о двух главнейших системах мира: птолемеевой и копернико-вой, М.- Л., 1948, с. 147). Принцип относительности широко использовался X. Гюйгенсом для решения задач механики.

Полная система законов движения для любой механич. системы была дана И. Ньютоном в "Началах" (1687). Ньютон, установив, что законы механики не могут быть справедливыми в любой системе отсчёта, ввёл понятия абс. пространства и абс. времени; по существу это были для него система отсчёта и временная переменная t, для к-рых выполнялись законы движения. Вопрос об измерении времени в механике Ньютона был простым, т. к. любые равномерно движущиеся часы годились для измерения t. Более сложным был вопрос об абс. пространстве. В механике Ньютона выполнялся принцип относительности. Согласно формулировке Ньютона, "относительные движения друг по отношению к другу тел, заключённых в каком-либо пространстве, одинаковы, покоится ли это пространство или движется равномерно и прямолинейно без вращения" ("Математические начала натуральной философии", см. Крылов А. И., Собр. трудов, т. 7, 1936, с. 49). Поэтому нельзя было отличить покоящуюся в абсолютном пространстве систему отсчёта от равномерно движущейся. Переход от одной и. с. о. к другой в механике Ньютона описывался преобразованиями х‘ = х - vt, t‘ = t, наз. сейчас преобразованиями Галилея. Такая форма преобразований казалась очевидной, т. к. не сомневались в том, что длины предметов должны быть одинаковыми в любой системе отсчёта, а время единым. Эта уверенность подтверждалась инвариантностью законов Ньютона относительно преобразований Галилея. Столь же несомненным казалось то, что для оптич. явлений принцип относительности несправедлив. Уже в 17 в. широко использовалось представление о заполняющей пространство среде - эфире. Среди мн. функций, приписывавшихся эфиру, была передача световых возмущений. В нач. 19 в. была разработана оптика Т. Юнга - О. Френеля, в к-рой скорость света относительно эфира считалась константой, не зависящей от движения источника. Отсюда следовало нарушение принципа относительности, т. к. для наблюдателя, движущегося в эфире со скоростью v навстречу световому лучу, скорость света должна была бы равняться с + v (эфирный ветер). Такой эфирный ветер должен был бы возникать, в частности, из-за орбитального движения Земли (со скоростью 30 км/сек). Поиски эфирного ветра затруднялись, однако, тем, что уже по теории Френеля эффекты порядка v/c (~10-4 для орбитального движения Земли) должны отсутствовать в широком классе опытов.

Проблема эфира заняла одно из центр, мест в физике после построения Дж. Максвеллом теории электромагнитного поля, в к-рой эфир стал носителем не только световых волн, но и электрич

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ →← ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ПРИНЦИП

Смотреть что такое ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ в других словарях:

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

        физическая теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физических процессов. Закономерности, устанавливаемые О. т., являются общ... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

физическая теория, рассматривающая пространственно-временные закономерности, справедливые для любых физ. процессов. Универсальность пространств... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ физическая теория, в развитии которой необходимо различать 3 этапа. 1) Принцип относительности классической механики (Галилей... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

- физическая теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физич. процессов. Эти свойства являются общими для всех физич. процессов, п... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ Теория - физическая Теория пространства и времени. В частной (специальной) теории относительности рассматриваются только инерциальные системы отсчета. Относительность движения по ГалилеюВпервые положение об относительности механического движения было высказано в 1638 одним из основоположников современного естествознания Галилео Галилеем в его труде "Диалог о двух основных системах мира - птоломеевой и коперниковой". Там же сформулирован один из фундаментальных принципов физики - принцип относительности. Галилей использовал наглядный и образный метод изложения. Он писал - что находясь "в помещении под палубой корабля" и проводя опыты и наблюдения над всем, что там происходит, нельзя определить, покоится ли корабль, или же он движется "без толчков", то есть равномерно и прямолинейно. При этом подчеркивались два положения, составляющие суть принципа относительности: 1) движение относительно: по отношению к наблюдателю "в помещении под палубой" и к тому, кто смотрит с берега, движение выглядит по-разному;<p>2) физические законы, управляющие движением тел в этом помещении, не зависят от того, как движется корабль (если только это движение равномерно). Иначе говоря, никакие опыты в "закрытой кабине" не позволяют определить, покоится кабина или движется равномерно и прямолинейно.Таким образом, Галилей сделал вывод, что механическое движение относительно, а законы, которые его определяют, абсолютны, то есть безотносительны. Эти положения коренным образом отличались от общепринятых в то Время представлений Аристотеля о существовании "абсолютного покоя" и "абсолютного движения".принцип относительности и законы НьютонаПринцип относительности Галилея органически вошел в созданную И.Ньютоном классическую механику. Ее основу составляют три "аксиомы" - три знаменитых закона Ньютона. Уже первый из них, гласящий: "Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не принуждается приложенными силами изменить это состояние", говорит об относительности движения и одновременно указывает на существование систем отсчета (они были названы инерциальными), в которых тела, не испытывающие внешних воздействий, движутся "по инерции", не ускоряясь и не замедляясь. Именно такие инерциальные системы имеются ввиду и при формулировке двух остальных законов Ньютона. При переходе из одной инерциальной системы в другую меняются многие величины, характеризующие движение тел, например, их скорости или формы траектории движения, но законы движения, то есть соотношения, связывающие эти величины, остаются постоянными. Преобразования ГалилеяЧтобы описывать механические движения, то есть изменение положения тел в пространстве, Ньютон четко сформулировал представления о пространстве и времени. пространство мыслилось как некий "фон", на котором развертывается движение материальных точек. Их положение можно определять, например, с помощью декартовых координат x, у, z, зависящих от времени t. При переходе из одной инерциальной системы отсчета К в другую К , движущуюся по отношению к первой вдоль оси x со скоростью v, координаты преобразуются: x =x-vt, y =у, z =z, а Время остается неизменным: t =t. Таким образом принимается, что Время абсолютно. Эти формулы получили название преобразований Галилея. По Ньютону, пространство выступает как некая координатная сетка, на которую не влияет материя и ее движение. Время в такой "геометрической" картине мира как бы отсчитывается некими абсолютными часами, ход которых ничто не может ни ускорить, ни замедлить. принцип относительности в электродинамикеПринцип относительности Галилея более трехсот лет относили только к механике, хотя в первой четверти 19 в., прежде всего благодаря трудам М. Фарадея, возникла Теория электромагнитного поля, получившая затем дальнейшее развитие и математическую формулировку в работах Дж. К. Максвелла. Но перенос принципа относительности на электродинамику представлялся невозможным, так как считалось, что все пространство заполнено особой средой - эфиром, натяжения в котором и истолковывались как напряженности электрического и магнитного полей. При этом эфир не влиял на механические движения тел, так что в механике он "не чувствовался", но на электромагнитных процессах движение относительно эфира ("эфирный ветер") должно было сказываться. В результате находящийся в закрытой кабине экспериментатор при помощи наблюдения над такими процессами мог, казалось, определить, находится ли его кабина в движении (абсолютном!), или же она покоится. В частности, ученые полагали, что "эфирный ветер" должен влиять на распространение света. Попытки обнаружить "эфирный ветер", однако, не увенчались успехом, и концепция механического эфира была отвергнута, благодаря чему принцип относительности как бы родился заново, но уже как универсальный, справедливый не только в механике, но и в электродинамике, и других областях физики. Преобразования ЛоренцаПодобно тому, как математической формулировкой законов механики являются уравнения Ньютона, уравнения Максвелла являются количественным представлением законов электродинамики. вид этих уравнений также должен оставаться неизменным при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую. Чтобы удовлетворить этому условию, необходимо заменить преобразования Галилея иными: x = ? (x-vt); y =y; z =z; t = ? (t-vx/c2), где ? = (1-v2/c2)-1/2, а с - скорость света в вакууме. Последние преобразования, установленные Х. Лоренцем в 1895 и носящие его имя, являются основой специальной (или частной) теории относительности. При v""c они переходят в преобразования Галилея, но если v близко к c, то проявляются существенные отличия от картины пространства - времени, которую принято называть нерелятивистской. Прежде всего, обнаруживается несостоятельность привычных интуитивных представлений о времени, выясняется, что события, которые происходят одновременно в одной системе отсчета, перестают быть одновременными в другой. Меняется и закон преобразования скоростей. Преобразование физических величин в релятивистской теорииВ релятивистской теории пространственные расстояния и промежутки времени не остаются неизменными при переходе из одной системы отсчета в другую, движущуюся относительно первой со скоростью v. Длины сокращаются (в направлении движения) в 1/? раз, и в такое же число раз "растягиваются" промежутки времени. Относительность одновременности - основная принципиально новая черта современной частной теории относительности. Релятивистское обобщение законов механикиРешающий шаг в создании специальной теории относительности был сделан А. Эйнштейном в 1905. Исходя из невозможности обнаружить абсолютное движение, Эйнштейн сделал вывод о равноправии всех инерциальных систем отсчета. Он сформулировал два важнейших постулата, делавших излишней гипотезу о существовании эфира, которые составили основу обобщенного принципа относительности: 1) все законы физики одинаково применимы в любой инерциальной системе отчета и не должны меняться при преобразованиях Лоренца;</p><p>2) свет всегда распространяется в свободном пространстве с одной и той же скоростью, независимо от движения источника. Требование, чтобы вид основных уравнений физики был одинаков во всех инерциальных системах отсчета, применительно к уравнениям классической механики приводит к необходимости некоторой их модификации, сводящейся к замене массы тела mо (так называемой массы покоя) выражением m = ?mо, причем m неограниченно возрастает по мере приближения v к c. Поскольку масса является мерой инерции, последнее утверждение означает, что даже непрерывно подталкивая тело (частицу), невозможно сообщить ему (ей) скорость, большую или равную c. Из уравнений релятивистской механики (как и механики Ньютона) вытекает закон сохранения энергии, для которого получается новое выражение: E=mc2 . Это - знаменитое соотношение Эйнштейна, связывающее массу тела и его энергию. Иногда это соотношение ошибочно истолковывают как указание на возможность взаимных превращений массы и энергии. В действительности же оно означает лишь то, что масса всегда пропорциональна энергии. В частности, наличие у покоящейся частицы массы говорит и о наличии у нее энергии (энергии покоя), что не играет роли в классической механике, но приобретает принципиальное значение при рассмотрении процессов, в которых число и сорт частиц может изменяться и поэтому энергия покоя может переходить в другие формы. В атомных ядрах энергия притяжения частиц приводит к тому, что общая масса ядра оказывается меньше суммы масс отдельных частиц (дефект массы). Установление этого факта явилось одним из важнейших шагов к возникновению ядерной энергетики, так как позволило оценить ту значительную энергию, которая должна высвобождаться при делении тяжелых и слиянии легких ядер.Представления о пространстве и времени составляют основу физического миропонимания, что уже само по себе определяет значение теории относительности. Особенно велика ее роль в физике ядра и элементарных частиц, в том числе и для расчетов гигантских установок, которые предназначены для потоков очень быстрых частиц, необходимых для экспериментов, позволяющих продвинуться в изучении строения материи.Литература:Вавилов С. И. Экспериментальные основания теории относительности. М.; Л., 1928.Борн М. Эйнштейновская Теория относительности. 11 изд. М., 1972.Логунов А. А. Основы теории относительности. М., 1982.Паули В. Теория относительности. 11 изд. М., 1983.В. И. Григорьев ОТНОШЕНИЕ - частное от деления одной величины на другую.<br></p>... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ - физическая теория пространства и времени . В частной (специальной) теории относительности рассматриваются только инерциальные системы отсчета. Относительность движения по ГалилеюВпервые положение об относительности механического движения было высказано в 1638 одним из основоположников современного естествознания Галилео Галилеем в его труде "Диалог о двух основных системах мира - птоломеевой и коперниковой". Там же сформулирован один из фундаментальных принципов физики - принцип относительности. Галилей использовал наглядный и образный метод изложения. Он писал, что находясь "в помещении под палубой корабля" и проводя опыты и наблюдения над всем, что там происходит, нельзя определить, покоится ли корабль, или же он движется "без толчков", то есть равномерно и прямолинейно. При этом подчеркивались два положения, составляющие суть принципа относительности: 1) движение относительно: по отношению к наблюдателю "в помещении под палубой" и к тому, кто смотрит с берега, движение выглядит по-разному; 2) физические законы, управляющие движением тел в этом помещении, не зависят от того, как движется корабль (если только это движение равномерно). Иначе говоря, никакие опыты в "закрытой кабине" не позволяют определить, покоится кабина или движется равномерно и прямолинейно.Таким образом, Галилей сделал вывод, что механическое движение относительно, а законы, которые его определяют, абсолютны, то есть безотносительны. Эти положения коренным образом отличались от общепринятых в то время представлений Аристотеля о существовании "абсолютного покоя" и "абсолютного движения".Принцип относительности и законы НьютонаПринцип относительности Галилея органически вошел в созданную И. Ньютоном классическую механику. Ее основу составляют три "аксиомы" - три знаменитых закона Ньютона. Уже первый из них, гласящий: "Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не принуждается приложенными силами изменить это состояние", говорит об относительности движения и одновременно указывает на существование систем отсчета (они были названы инерциальными), в которых тела, не испытывающие внешних воздействий, движутся "по инерции", не ускоряясь и не замедляясь. Именно такие инерциальные системы имеются ввиду и при формулировке двух остальных законов Ньютона. При переходе из одной инерциальной системы в другую меняются многие величины, характеризующие движение тел, например, их скорости или формы траектории движения, но законы движения, то есть соотношения, связывающие эти величины, остаются постоянными. Преобразования ГалилеяЧтобы описывать механические движения, то есть изменение положения тел в пространстве, Ньютон четко сформулировал представления о пространстве и времени. Пространство мыслилось как некий "фон", на котором развертывается движение материальных точек. Их положение можно определять, например, с помощью декартовых координат x, у, z, зависящих от времени t. При переходе из одной инерциальной системы отсчета К в другую К‘, движущуюся по отношению к первой вдоль оси x со скоростью v, координаты преобразуются: x‘=x-vt, y‘=у, z‘=z, а время остается неизменным: t‘=t. Таким образом принимается, что время абсолютно. Эти формулы получили название преобразований Галилея. По Ньютону, пространство выступает как некая координатная сетка, на которую не влияет материя и ее движение. Время в такой "геометрической" картине мира как бы отсчитывается некими абсолютными часами, ход которых ничто не может ни ускорить, ни замедлить. Принцип относительности в электродинамикеПринцип относительности Галилея более трехсот лет относили только к механике, хотя в первой четверти 19 в., прежде всего благодаря трудам М. Фарадея, возникла теория электромагнитного поля, получившая затем дальнейшее развитие и математическую формулировку в работах Дж. К. Максвелла. Но перенос принципа относительности на электродинамику представлялся невозможным, так как считалось, что все пространство заполнено особой средой - эфиром, натяжения в котором и истолковывались как напряженности электрического и магнитного полей. При этом эфир не влиял на механические движения тел, так что в механике он "не чувствовался", но на электромагнитных процессах движение относительно эфира ("эфирный ветер") должно было сказываться. В результате находящийся в закрытой кабине экспериментатор при помощи наблюдения над такими процессами мог, казалось, определить, находится ли его кабина в движении (абсолютном!), или же она покоится. В частности, ученые полагали, что "эфирный ветер" должен влиять на распространение света. Попытки обнаружить "эфирный ветер", однако, не увенчались успехом, и концепция механического эфира была отвергнута, благодаря чему принцип относительности как бы родился заново, но уже как универсальный, справедливый не только в механике, но и в электродинамике, и других областях физики. Преобразования ЛоренцаПодобно тому, как математической формулировкой законов механики являются уравнения Ньютона, уравнения Максвелла являются количественным представлением законов электродинамики. Вид этих уравнений также должен оставаться неизменным при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую. Чтобы удовлетворить этому условию, необходимо заменить преобразования Галилея иными: x‘= ? (x-vt); y‘=y; z‘=z; t‘= ? (t-vx/c2), где ? = (1-v2/c2)-1/2, а с - скорость света в вакууме. Последние преобразования, установленные Х. Лоренцем в 1895 и носящие его имя, являются основой специальной (или частной) теории относительности. При v&lt;<c v c v. m c. e="mc2" .></c><br><br>... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ — физическая теория пространства и времени, сформулированная А.Эйнштейном в 1905 (специальная теория относительности — СТО) и в 1916 (общая теория относительности — ОТО). Она исходит из т.наз. классического принципа относительности Галилея-Ньютона, согласно которому механические процессы происходят единообразно в с-мах, движущихся одна относительно др. прямолинейно и равномерно. Развитие оптики и электродинамики привело к выводу о применимости этого принципа к распространению света, т.е. электромагнитных волн (независимость скорости света от движения с-мы) и к отказу от понятия абсолютного времени, абсолютной одновременности и абсолютного пространства. Согласно СТО, ход времени зависит от движения с-мы и интервалы времени (и пространственные масштабы) изменяются т.обр., что скорость света в данной с-ме не меняется в зависимости от ее движения. Из этих посылок было выведено большое число физических заключений, которые обычно именуются "релятивистскими", т.е. основанными на теории Относительности. Среди них особое значение приобрело соотношение Эйнштейна, согласно которому масса тела пропорциональна его энергии (широко используется в совр. ядерной физике). Развивая и обобщая СТО, Эйнштейн пришел к ОТО, которая по своему осн. содержанию является новой теорией тяготения (основана на предположении, что четырехмерное пространство-время, в котором действуют силы тяготения, подчиняется соотношениям неевклидовой геометрии (см. "Неевклидовы геометрии"). На плоскости эти соотношения могут быть наглядно представлены в качестве обычных евклидовых соотношений на поверхностях, обладающих кривизной. Эйнштейн рассматривал отступление геометрических соотношений в четырехмерном пространстве-времени от евклидовых как искривление пространства-времени. Он отождествил такое искривление с действием сил тяготения. Подобное предположение было подтверждено в 1919 астрономическими наблюдениями, показавшими, что луч звезды как прообраз прямой линии искривляется вблизи Солнца под влиянием тяготения). ОТО не приобрела до сих пор того характера законченной и бесспорной физической концепции, каким обладает СТО. Теория Относительности показала неразрывную связь между пространством и временем (она выражена в едином понятии пространственно-временного интервала), а также между материальным движением, с одной стороны, и его пространственно-временными формами существования — с др. Определение пространственно-временных свойств в зависимости от особенностей материального движения ("замедление" времени, "искривление" пространства) выявило ограниченность представлений классической физики об абсолютном пространстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся материи. Теория Относительности выступила как рациональное обобщение классической механики и распространение принципов механики на область движения тел со скоростями, приближающимися к скорости света. На сегодняшний день теория Относительности (релятивистская механика) является более точным, чем классическая механика, отображением реальной действительности.<br><br><br>... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ Эйнштейна, физическая теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физических процессов. Т. к. закономерности, устанавливаемые теорией относительности, - общие для всех физических процессов, то обычно о них говорят просто как о свойствах пространства-времени. Эти свойства зависят от полей тяготения в данной области пространства-времени. Теория, описывающая свойства пространства-времени в приближении, когда полями тяготения можно пренебречь, называется специальной или частной теорией относительности, или просто теорией относительности (создана А. Эйнштейном в 1905). Свойства пространства-времени при наличии полей тяготения исследуются в общей теории относительности, называемой также теорией тяготения Эйнштейна (создана в 1915-16; см. Тяготение). Физические явления, описываемые теорией относительности, называются релятивистскими и проявляются при скоростях v движения тел, близких к скорости света в вакууме с. В основе теории относительности лежат 2 положения: относительности принцип, означающий равноправие всех инерциальных систем отсчета (и. с. о.), и постоянство скорости света в вакууме, ее независимость от скорости движения источника света. Эти 2 постулата определяют формулы перехода от одной инерциальной системы отсчета к другой - преобразования Лоренца, для которых характерно, что при таких переходах изменяются не только пространственные координаты, но и моменты времени (относительность времени). Из преобразований Лоренца получаются основные эффекты специальной теории относительности: существование предельной скорости передачи любых взаимодействий - максимальной скорости, до которой можно ускорить тело, совпадающей со скоростью света в вакууме; относительность одновременности (события, одновременные в одной инерциальной системе отсчета, в общем случае не одновременны в другой); замедление течения времени в быстро движущемся теле (физические процессы в теле, движущемся со скоростью v относительно некоторой инерциальной системы отсчета, протекают в раз медленнее, чем в данной инерциальной системе отсчета) и сокращение продольных - в направлении движения - размеров тел (во столько же раз) и др. Масса m тела растет с увеличением его скорости v по формуле, где m0 - масса покоя тела. Полная энергия движущегося тела определяется соотношением Эйнштейна E=mc2; покоящееся тело обладает энергией E=m0c2. Все эти закономерности теории относительности надежно подтверждены на опыте. Теория относительности выявила ограниченность представлений классической физики об "абсолютных" пространстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся материи; она дает более точное, по сравнению с классической механикой, отображение объективных процессов реальной действительности.<br><br><br>... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

физическая теория, в развитии которой необходимо различать 3 этапа. 1) Принцип относительности классической механики (Галилей, Ньютон) гласит: во всех равномерно и прямолинейно движущихся системах механические процессы протекают точно так же, как и в покоящихся. Следовательно, прямолинейное равномерное движение соответствующей системы не может быть определено, установлено без помощи тел, находящихся вне системы. Так, напр., если в прямолинейно и равномерно движущемся железнодорожном вагоне подбросить вертикально вверх мяч, то он снова упадет вниз по перпендикуляру, точно так же, как если бы вагон стоял. Напротив, наблюдателю, стоящему на железнодорожной насыпи, траектория представляется в виде параболы. Исходя из формы наблюдаемой извне и зафиксированной (сфотографированной) параболы, можно определить скорость движения поезда по отношению к местонахождению наблюдателя. Подобным образом обстоит дело с движением небесных тел во Вселенной. Попытки (Физо в 1849, Майкельсон в 1881, В. Вин и др.) при помощи электромагнитных (оптических) средств создать абсолютную систему отношений в мировом пространстве (нечто сходное с покоящимся "эфиром" как абсолютным, неподвижным пространством - Ньютон) окончились неудачно. 2) В специальной теории относительности Эйнштейна (1905) создано новое для физики понятие времени. Время определяется уже не через вращение Земли, а через распространение света (300 000 км/с). Это время так тесно связано с пространственными измерениями, что вместе они образуют пространство, имеющее четыре измерения. Став координатой, время теряет свой абсолютный характер, становится только "относительной" величиной в системе связей. Было найдено такое понятие пространственного времени, которое соответствует всем физическим фактам. 3) Всеобщая теория относительности (Энштейн, 1916) устанавливает, что сила тяжести и ускорение равноценны, что в соответствии с миром Минковского (1908) трехмерная система координат классической физики дополняется временем как четвертой координатой (см. Континуум). Она расширяет наблюдение, включая рассмотрение равномерно-ускоренных и вращающихся систем, что требует сложного математического аппарата; необходимая для этого геометрия впервые определяется благодаря данной физической теории относительности (см. Метагеометрия). Теория относительности разрешает проблемы, которые возникают из наблюдения за распространением электромагнитных и оптических явлений, специально - за распространением света в движущихся системах. Результаты наблюдений, истолкованных с помощью теории относительности, отклоняются от результатов наблюдений классической механики и электродинамики только там, где речь идет о больших скоростях и огромных расстояниях. ... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

физическая теория, в развитии которой необходимо различать 3 этапа. 1) Принцип относительности классической механики (Галилей, Ньютон) гласит: во всех равномерно и прямолинейно движущихся системах механические процессы протекают точно так же, как и в покоящихся. Следовательно, прямолинейное равномерное движение соответствующей системы не может быть определено, установлено без помощи тел, находящихся вне системы. Так, напр., если в прямолинейно и равномерно движущемся железнодорожном вагоне подбросить вертикально вверх мяч, то он снова упадет вниз по перпендикуляру, точно так же, как если бы вагон стоял. Напротив, наблюдателю, стоящему на железнодорожной насыпи, траектория представляется в виде параболы. Исходя из формы наблюдаемой извне и зафиксированной (сфотографированной) параболы, можно определить скорость движения поезда по отношению к местонахождению наблюдателя. Подобным образом обстоит дело с движением небесных тел во Вселенной. Попытки (Физо в 1849, Майкельсон в 1881, В. Вин и др.) при помощи электромагнитных (оптических) средств создать абсолютную систему отношений в мировом пространстве (нечто сходное с покоящимся *эфиром* как абсолютным, неподвижным пространством Ньютон) окончились неудачно. 2) В специальной теории относительности Эйнштейна (1905) создано новое для физики понятие времени. Время определяется уже не через вращение Земли, а через распространение света (300 000 км/с). Это время так тесно связано с пространственными измерениями, что вместе они образуют пространство, имеющее четыре измерения. Став координатой, время теряет свой абсолютный характер, становится только *относительной* величиной в системе связей. Было найдено такое понятие пространственного времени, которое соответствует всем физическим фактам. 3) Всеобщая теория относительности (Энштейн, 1916) устанавливает, что сила тяжести и ускорение равноценны, что в соответствии с миром Минковского (1908) трехмерная система координат классической физики дополняется временем как четвертой координатой (см. Континуум). Она расширяет наблюдение, включая рассмотрение равномерно-ускоренных и вращающихся систем, что требует сложного математического аппарата; необходимая для этого геометрия впервые определяется благодаря данной физической теории относительности (см. Метагеометрия). Теория относительности разрешает проблемы, которые возникают из наблюдения за распространением электромагнитных и оптических явлений, специально за распространением света в движущихся системах. Результаты наблюдений, истолкованных с помощью теории относительности, отклоняются от результатов наблюдений классической механики и электродинамики только там, где речь идет о больших скоростях и огромных расстояниях.... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

- Эйнштейна - физическая теория, рассматривающаяпространственно-временные свойства физических процессов. Т. к.закономерности, устанавливаемые теорией относительности, - общие для всехфизических процессов, то обычно о них говорят просто как о свойствахпространства-времени. Эти свойства зависят от полей тяготения в даннойобласти пространства-времени. Теория, описывающая свойствапространства-времени в приближении, когда полями тяготения можнопренебречь, называется специальной или частной теорией относительности,или просто теорией относительности (создана А. Эйнштейном в 1905).Свойства пространства-времени при наличии полей тяготения исследуются вобщей теории относительности, называемой также теорией тяготения Эйнштейна(создана в 1915-16; см. Тяготение). Физические явления, описываемыетеорией относительности, называются релятивистскими и проявляются прискоростях v движения тел, близких к скорости света в вакууме с. В основетеории относительности лежат 2 положения: относительности принцип,означающий равноправие всех инерциальных систем отсчета (и. с. о.), ипостоянство скорости света в вакууме, ее независимость от скоростидвижения источника света. Эти 2 постулата определяют формулы перехода отодной инерциальной системы отсчета к другой - преобразования Лоренца, длякоторых характерно, что при таких переходах изменяются не толькопространственные координаты, но и моменты времени (относительностьвремени). Из преобразований Лоренца получаются основные эффектыспециальной теории относительности: существование предельной скоростипередачи любых взаимодействий - максимальной скорости, до которой можноускорить тело, совпадающей со скоростью света в вакууме; относительностьодновременности (события, одновременные в одной инерциальной системеотсчета, в общем случае не одновременны в другой); замедление течениявремени в быстро движущемся теле (физические процессы в теле, движущемсясо скоростью v относительно некоторой инерциальной системы отсчета,протекают в раз медленнее, чем в данной инерциальной системе отсчета) исокращение продольных - в направлении движения - размеров тел (во столькоже раз) и др. Масса m тела растет с увеличением его скорости v по формуле, где m0 - масса покоя тела. Полная энергия движущегося тела определяетсясоотношением Эйнштейна E=mc2; покоящееся тело обладает энергией E=m0c2.Все эти закономерности теории относительности надежно подтверждены наопыте. Теория относительности выявила ограниченность представленийклассической физики об ""абсолютных"" пространстве и времени,неправомерность их обособления от движущейся материи; она дает болееточное, по сравнению с классической механикой, отображение объективныхпроцессов реальной действительности.... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

, физическая теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физических процессов. Так как закономерности, устанавливаемые относительности теорией, - общие для всех физических процессов, то обычно о них говорят просто как о свойствах пространства-времени. Теория, описывающая свойства пространства-времени в приближении, когда тяготением можно пренебречь, называется специальной (частной) относительности теорией, или просто относительности теорией (создана А. Эйнштейном в 1905). свойства пространства-времени при наличии полей тяготения исследуются в общей относительности теории, называемой также теорией тяготения (Эйнштейн, 1915 - 16). В основе относительности теории лежат 2 положения: относительности принцип и независимость скорости света от движения системы отсчёта [во всех инерциальных системах отсчёта (ИСО) скорость света постоянна и равна c]. Эти два постулата определяют формулы перехода от одной ИСО к другой ИСО - преобразования Лоренца, при которых изменяются не только пространственные координаты, но и моменты времени (относительность времени). Из преобразований Лоренца вытекают основные физические следствия (называемые иногда релятивистскими эффектами): существование предельной скорости передачи любых взаимодействий; относительность одновременности (события, одновременные в одной ИСО, в общем случае неодновременны в другой); замедление течения времени в быстродвижущемся теле [при наблюдении из некоторой ИСО физические процессы в теле, движущемся со скоростью v относительно этой ИСО, протекают в <sub> <img style="max-width:300px;" src="https://words-storage.s3.eu-central-1.amazonaws.com/production/article_images/1598/325c7d7e-ac39-4717-8228-40a3c6b2cd02" title="ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ фото" alt="ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ фото" class="responsive-img img-responsive"></sub> раз медленнее, чем в теле, неподвижном в данной ИСО] и сокращение продольных - в направлении движения - размеров тел (во столько же раз) и др. Согласно относительности теории, не только кинематические (длина, время), но и динамические физические величины (импульс, энергия и др.) зависят от состояния движения тела (а следовательно, и от ИСО). Относительности теория выявила ограниченность представлений классической физики об "абсолютных" пространстве и времени; она даёт более точное, по сравнению с классической механикой, отображение реальных процессов. Относительности теория получила надёжное экспериментальное подтверждение, в частности, в опытах по измерению времени жизни нестабильных элементарных частиц, а также при работе с пучками заряженных частиц в ускорителях, электронно-лучевых трубках, электронных микроскопах и др.... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

Эйнштейна, физ. теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физ. процессов. Т. к. закономерности, устанавливаемые О. т.,- общие для всех... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

физ. теория пространства и времени (специальная О. т.), " также тяготения (общая О. т.). Специальная О. т. осн. на двух постулатах Эйнштейна: 1) в любы... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

спец. (СТО) и общая (ОТО) теории относительности разработаны А.Эйнштейном соответственно в 1905 и 1916 гг. В основе ОТО лежат два постулата (принципа): 1) Принцип относительности Эйнштейна (все физ. процессы в инерциальных системах протекают совершенно одинаково); 2) Принцип постоянства скорости света (скорость света во всех инерциальных системах одинакова по всем направлениям и не зависит от движения источника и приемника света. Скорость света в вакууме — максимальная скорость, существующая в природе). Из этих постулатов вытекает ряд следствий: масса тела растет с ростом скорости его движения; время в разных системах течет по-разному; время и пространство взаимосвязаны и образуют четырехмерный мир (его свойства не зависят от материи), масса и энергия связаны формулой E = mc2, новая формула сложения скоростей (вместо формулы Галилея) и др. В ОТО принцип относительности был распространен на все системы. Это следовало из эквивалентности инерционной и гравитационной масс, а ОТО стала общей теорией тяготения. Принцип же постоянства скорости света был ограничен областями, где гравитационными силами можно пренебречь. Из ОТО следовал ряд выводов: 1) Свойства пространствавремени зависят от движения материи. Материальные тела искривляют пространство-время, создавая тем самым гравитационные поля. 2) Луч света, обладая инерционной, а след-но, и гравитационной массой, должен искривляться в поле тяготения. 3) Частота света в результате действия поля тяготения должна изменяться. СТО и ОТО наряду с квантовой механикой лежат в основе совр. физики. Ф.М.Дягилев ... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ

см. Относительности теория.

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ - физическая теория пространства и времени, В частной (специальной) теории относительности рассматриваются только инерциальные системы отсчета. Относительность движения по ГалилеюВпервые положение об относительности механического движения было высказано в 1638 одним из основоположников современного естествознания Галилео Галилеем в его труде "Диалог о двух основных системах мира - птоломеевой и коперниковой". Там же сформулирован один из фундаментальных принципов физики - принцип относительности. Галилей использовал наглядный и образный метод изложения. Он писал, что находясь "в помещении под палубой корабля" и проводя опыты и наблюдения над всем, что там происходит, нельзя определить, покоится ли корабль, или же он движется "без толчков", то есть равномерно и прямолинейно. При этом подчеркивались два положения, составляющие суть принципа относительности: 1) движение относительно: по отношению к наблюдателю "в помещении под палубой" и к тому, кто смотрит с берега, движение выглядит по-разному; 2) физические законы, управляющие движением тел в этом помещении, не зависят от того, как движется корабль (если только это движение равномерно). Иначе говоря, никакие опыты в "закрытой кабине" не позволяют определить, покоится кабина или движется равномерно и прямолинейно.Таким образом, Галилей сделал вывод, что механическое движение относительно, а законы, которые его определяют, абсолютны, то есть безотносительны. Эти положения коренным образом отличались от общепринятых в то время представлений Аристотеля о существовании "абсолютного покоя" и "абсолютного движения".Принцип относительности и законы НьютонаПринцип относительности Галилея органически вошел в созданную И. Ньютоном классическую механику. Ее основу составляют три "аксиомы" - три знаменитых закона Ньютона. Уже первый из них, гласящий: "Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не принуждается приложенными силами изменить это состояние", говорит об относительности движения и одновременно указывает на существование систем отсчета (они были названы инерциальными), в которых тела, не испытывающие внешних воздействий, движутся "по инерции", не ускоряясь и не замедляясь. Именно такие инерциальные системы имеются ввиду и при формулировке двух остальных законов Ньютона. При переходе из одной инерциальной системы в другую меняются многие величины, характеризующие движение тел, например, их скорости или формы траектории движения, но законы движения, то есть соотношения, связывающие эти величины, остаются постоянными. Преобразования ГалилеяЧтобы описывать механические движения, то есть изменение положения тел в пространстве, Ньютон четко сформулировал представления о пространстве и времени. Пространство мыслилось как некий "фон", на котором развертывается движение материальных точек. Их положение можно определять, например, с помощью декартовых координат x, у, z, зависящих от времени t. При переходе из одной инерциальной системы отсчета К в другую К', движущуюся по отношению к первой вдоль оси x со скоростью v, координаты преобразуются: x'=x-vt, y'=у, z'=z, а время остается неизменным: t'=t. Таким образом принимается, что время абсолютно. Эти формулы получили название преобразований Галилея. По Ньютону, пространство выступает как некая координатная сетка, на которую не влияет материя и ее движение. Время в такой "геометрической" картине мира как бы отсчитывается некими абсолютными часами, ход которых ничто не может ни ускорить, ни замедлить. Принцип относительности в электродинамикеПринцип относительности Галилея более трехсот лет относили только к механике, хотя в первой четверти 19 в., прежде всего благодаря трудам М. Фарадея, возникла теория электромагнитного поля, получившая затем дальнейшее развитие и математическую формулировку в работах Дж. К. Максвелла. Но перенос принципа относительности на электродинамику представлялся невозможным, так как считалось, что все пространство заполнено особой средой - эфиром, натяжения в котором и истолковывались как напряженности электрического и магнитного полей. При этом эфир не влиял на механические движения тел, так что в механике он "не чувствовался", но на электромагнитных процессах движение относительно эфира ("эфирный ветер") должно было сказываться. В результате находящийся в закрытой кабине экспериментатор при помощи наблюдения над такими процессами мог, казалось, определить, находится ли его кабина в движении (абсолютном!), или же она покоится. В частности, ученые полагали, что "эфирный ветер" должен влиять на распространение света. Попытки обнаружить "эфирный ветер", однако, не увенчались успехом, и концепция механического эфира была отвергнута, благодаря чему принцип относительности как бы родился заново, но уже как универсальный, справедливый не только в механике, но и в электродинамике, и других областях физики. Преобразования ЛоренцаПодобно тому, как математической формулировкой законов механики являются уравнения Ньютона, уравнения Максвелла являются количественным представлением законов электродинамики. Вид этих уравнений также должен оставаться неизменным при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую. Чтобы удовлетворить этому условию, необходимо заменить преобразования Галилея иными: x'= ? (x-vt); y'=y; z'=z; t'= ? (t-vx/c2), где ? = (1-v2/c2)-1/2, а с - скорость света в вакууме. Последние преобразования, установленные Х. Лоренцем в 1895 и носящие его имя, являются основой специальной (или частной) теории относительности. При v&lt;<c p="" v. m v c. e="mc2."></c>... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ . В ЧАСТНОЙ (СПЕЦИАЛЬНОЙ) ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ РАССМАТРИВАЮТСЯ ТОЛЬКО ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА. ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ПО ГАЛИЛЕЮВПЕРВЫЕ ПОЛОЖЕНИЕ ОБ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО Д

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ - физическая теория пространства и времени . В частной (специальной) теории относительности рассматриваются только инерциальные системы отсчета. Относительность движения по ГалилеюВпервые положение об относительности механического движения было высказано в 1638 одним из основоположников современного естествознания Галилео Галилеем в его труде "Диалог о двух основных системах мира - птоломеевой и коперниковой". Там же сформулирован один из фундаментальных принципов физики - принцип относительности. Галилей использовал наглядный и образный метод изложения. Он писал, что находясь "в помещении под палубой корабля" и проводя опыты и наблюдения над всем, что там происходит, нельзя определить, покоится ли корабль, или же он движется "без толчков", то есть равномерно и прямолинейно. При этом подчеркивались два положения, составляющие суть принципа относительности: 1) движение относительно: по отношению к наблюдателю "в помещении под палубой" и к тому, кто смотрит с берега, движение выглядит по-разному; 2) физические законы, управляющие движением тел в этом помещении, не зависят от того, как движется корабль (если только это движение равномерно). Иначе говоря, никакие опыты в "закрытой кабине" не позволяют определить, покоится кабина или движется равномерно и прямолинейно.Таким образом, Галилей сделал вывод, что механическое движение относительно, а законы, которые его определяют, абсолютны, то есть безотносительны. Эти положения коренным образом отличались от общепринятых в то время представлений Аристотеля о существовании "абсолютного покоя" и "абсолютного движения".Принцип относительности и законы НьютонаПринцип относительности Галилея органически вошел в созданную И. Ньютоном классическую механику. Ее основу составляют три "аксиомы" - три знаменитых закона Ньютона. Уже первый из них, гласящий: "Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не принуждается приложенными силами изменить это состояние", говорит об относительности движения и одновременно указывает на существование систем отсчета (они были названы инерциальными), в которых тела, не испытывающие внешних воздействий, движутся "по инерции", не ускоряясь и не замедляясь. Именно такие инерциальные системы имеются ввиду и при формулировке двух остальных законов Ньютона. При переходе из одной инерциальной системы в другую меняются многие величины, характеризующие движение тел, например, их скорости или формы траектории движения, но законы движения, то есть соотношения, связывающие эти величины, остаются постоянными. Преобразования ГалилеяЧтобы описывать механические движения, то есть изменение положения тел в пространстве, Ньютон четко сформулировал представления о пространстве и времени. Пространство мыслилось как некий "фон", на котором развертывается движение материальных точек. Их положение можно определять, например, с помощью декартовых координат x, у, z, зависящих от времени t. При переходе из одной инерциальной системы отсчета К в другую К‘, движущуюся по отношению к первой вдоль оси x со скоростью v, координаты преобразуются: x‘=x-vt, y‘=у, z‘=z, а время остается неизменным: t‘=t. Таким образом принимается, что время абсолютно. Эти формулы получили название преобразований Галилея. По Ньютону, пространство выступает как некая координатная сетка, на которую не влияет материя и ее движение. Время в такой "геометрической" картине мира как бы отсчитывается некими абсолютными часами, ход которых ничто не может ни ускорить, ни замедлить. Принцип относительности в электродинамикеПринцип относительности Галилея более трехсот лет относили только к механике, хотя в первой четверти 19 в., прежде всего благодаря трудам М. Фарадея, возникла теория электромагнитного поля, получившая затем дальнейшее развитие и математическую формулировку в работах Дж. К. Максвелла. Но перенос принципа относительности на электродинамику представлялся невозможным, так как считалось, что все пространство заполнено особой средой - эфиром, натяжения в котором и истолковывались как напряженности электрического и магнитного полей. При этом эфир не влиял на механические движения тел, так что в механике он "не чувствовался", но на электромагнитных процессах движение относительно эфира ("эфирный ветер") должно было сказываться. В результате находящийся в закрытой кабине экспериментатор при помощи наблюдения над такими процессами мог, казалось, определить, находится ли его кабина в движении (абсолютном!), или же она покоится. В частности, ученые полагали, что "эфирный ветер" должен влиять на распространение света. Попытки обнаружить "эфирный ветер", однако, не увенчались успехом, и концепция механического эфира была отвергнута, благодаря чему принцип относительности как бы родился заново, но уже как универсальный, справедливый не только в механике, но и в электродинамике, и других областях физики. Преобразования ЛоренцаПодобно тому, как математической формулировкой законов механики являются уравнения Ньютона, уравнения Максвелла являются количественным представлением законов электродинамики. Вид этих уравнений также должен оставаться неизменным при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую. Чтобы удовлетворить этому условию, необходимо заменить преобразования Галилея иными: x‘= ? (x-vt); y‘=y; z‘=z; t‘= ? (t-vx/c2), где ? = (1-v2/c2)-1/2, а с - скорость света в вакууме. Последние преобразования, установленные Х. Лоренцем в 1895 и носящие его имя, являются основой специальной (или частной) теории относительности. При v&lt;<c v c v. m c. e="mc2" .></c>... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ ЭЙНШТЕЙНА

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ Теория Эйнштейна - физическая Теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физических процессов. Т. к. закономерности, устанавливаемые теорией относительности, - общие для всех физических процессов, то обычно о них говорят просто как о свойствах пространства-времени. Эти свойства зависят от полей тяготения в данной области пространства-времени. Теория, описывающая свойства пространства-времени в приближении, когда полями тяготения можно пренебречь, называется специальной или частной теорией относительности, или просто теорией относительности (создана А. Эйнштейном в 1905). Свойства пространства-времени при наличии полей тяготения исследуются в общей теории относительности, называемой также теорией тяготения Эйнштейна (создана в 1915-16; см.Тяготение). Физические явления, описываемые теорией относительности, называются релятивистскими и проявляются при скоростях v движения тел, близких к скорости света в вакууме с. В основе теории относительности лежат 2 положения: относительности принцип, означающий равноправие всех инерциальных систем отсчета (и. с. о.), и постоянство скорости света в вакууме, ее независимость от скорости движения источника света. Эти 2 постулата определяют формулы перехода от одной инерциальной системы отсчета к другой - преобразования Лоренца, для которых характерно, что при таких переходах изменяются не только пространственные координаты, но и моменты времени (относительность времени). Из преобразований Лоренца получаются основные эффекты специальной теории относительности: существование предельной скорости передачи любых взаимодействий - максимальной скорости, до которой можно ускорить тело, совпадающей со скоростью света в вакууме; относительность одновременности (события, одновременные в одной инерциальной системе отсчета, в общем случае не одновременны в другой); замедление течения времени в быстро движущемся теле (физические процессы в теле, движущемся со скоростью v относительно некоторой инерциальной системы отсчета, протекают в раз медленнее, чем в данной инерциальной системе отсчета) и сокращение продольных - в направлении движения - размеров тел (во столько же раз) и др. масса m тела растет с увеличением его скорости v по формуле , где m0 - масса покоя тела. Полная энергия движущегося тела определяется соотношением Эйнштейна E=mc2; покоящееся тело обладает энергией E=m0c2. Все эти закономерности теории относительности надежно подтверждены на опыте. Теория относительности выявила ограниченность представлений классической физики об "абсолютных" пространстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся материи; она дает более точное, по сравнению с классической механикой, отображение объективных процессов реальной действительности.<br>... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ ЭЙНШТЕЙНА

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ Эйнштейна, физическая теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физических процессов. Т. к. закономерности, устанавливаемые теорией относительности, - общие для всех физических процессов, то обычно о них говорят просто как о свойствах пространства-времени. Эти свойства зависят от полей тяготения в данной области пространства-времени. Теория, описывающая свойства пространства-времени в приближении, когда полями тяготения можно пренебречь, называется специальной или частной теорией относительности, или просто теорией относительности (создана А. Эйнштейном в 1905). Свойства пространства-времени при наличии полей тяготения исследуются в общей теории относительности, называемой также теорией тяготения Эйнштейна (создана в 1915-16; см. Тяготение). Физические явления, описываемые теорией относительности, называются релятивистскими и проявляются при скоростях v движения тел, близких к скорости света в вакууме с. В основе теории относительности лежат 2 положения: относительности принцип, означающий равноправие всех инерциальных систем отсчета (и. с. о.), и постоянство скорости света в вакууме, ее независимость от скорости движения источника света. Эти 2 постулата определяют формулы перехода от одной инерциальной системы отсчета к другой - преобразования Лоренца, для которых характерно, что при таких переходах изменяются не только пространственные координаты, но и моменты времени (относительность времени). Из преобразований Лоренца получаются основные эффекты специальной теории относительности: существование предельной скорости передачи любых взаимодействий - максимальной скорости, до которой можно ускорить тело, совпадающей со скоростью света в вакууме; относительность одновременности (события, одновременные в одной инерциальной системе отсчета, в общем случае не одновременны в другой); замедление течения времени в быстро движущемся теле (физические процессы в теле, движущемся со скоростью v относительно некоторой инерциальной системы отсчета, протекают в раз медленнее, чем в данной инерциальной системе отсчета) и сокращение продольных - в направлении движения - размеров тел (во столько же раз) и др. Масса m тела растет с увеличением его скорости v по формуле, где m0 - масса покоя тела. Полная энергия движущегося тела определяется соотношением Эйнштейна E=mc2; покоящееся тело обладает энергией E=m0c2. Все эти закономерности теории относительности надежно подтверждены на опыте. Теория относительности выявила ограниченность представлений классической физики об "абсолютных" пространстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся материи; она дает более точное, по сравнению с классической механикой, отображение объективных процессов реальной действительности.... смотреть

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ ЭЙНШТЕЙНА

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ Эйнштейна , физическая теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физических процессов. Т. к. закономерности, устанавливаемые теорией относительности, - общие для всех физических процессов, то обычно о них говорят просто как о свойствах пространства-времени. Эти свойства зависят от полей тяготения в данной области пространства-времени. Теория, описывающая свойства пространства-времени в приближении, когда полями тяготения можно пренебречь, называется специальной или частной теорией относительности, или просто теорией относительности (создана А. Эйнштейном в 1905). Свойства пространства-времени при наличии полей тяготения исследуются в общей теории относительности, называемой также теорией тяготения Эйнштейна (создана в 1915-16; см. Тяготение). Физические явления, описываемые теорией относительности, называются релятивистскими и проявляются при скоростях v движения тел, близких к скорости света в вакууме с. В основе теории относительности лежат 2 положения: относительности принцип, означающий равноправие всех инерциальных систем отсчета (и. с. о.), и постоянство скорости света в вакууме, ее независимость от скорости движения источника света. Эти 2 постулата определяют формулы перехода от одной инерциальной системы отсчета к другой - преобразования Лоренца, для которых характерно, что при таких переходах изменяются не только пространственные координаты, но и моменты времени (относительность времени). Из преобразований Лоренца получаются основные эффекты специальной теории относительности: существование предельной скорости передачи любых взаимодействий - максимальной скорости, до которой можно ускорить тело, совпадающей со скоростью света в вакууме; относительность одновременности (события, одновременные в одной инерциальной системе отсчета, в общем случае не одновременны в другой); замедление течения времени в быстро движущемся теле (физические процессы в теле, движущемся со скоростью v относительно некоторой инерциальной системы отсчета, протекают в раз медленнее, чем в данной инерциальной системе отсчета) и сокращение продольных - в направлении движения - размеров тел (во столько же раз) и др. Масса m тела растет с увеличением его скорости v по формуле , где m0 - масса покоя тела. Полная энергия движущегося тела определяется соотношением Эйнштейна E=mc2; покоящееся тело обладает энергией E=m0c2. Все эти закономерности теории относительности надежно подтверждены на опыте. Теория относительности выявила ограниченность представлений классической физики об "абсолютных" пространстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся материи; она дает более точное, по сравнению с классической механикой, отображение объективных процессов реальной действительности.... смотреть

T: 368