Концептуальные основы теории относительности. Постулаты Эйнштейна. Пространство и время в СТО. Масса и энергия в СТО.

Еще в 18 веке ученые пытались ответить на вопросы о том, как передается гравитационное взаимодействие и как распространяется свет. Поиски ответов на эти вопросы и явились причиной разработки теории относительности. В 19 веке ученые были убеждены, что существует так называемый эфир. По представлениям прошлых лет, это некая всепроникающая всезаполняющая среда. Если предположить, что эфир подобен газу, то в нем могли бы распространяться только продольные волны, а электромагнитные волны поперечные. Непонятно как в этом эфире могли бы двигаться небесные тела. Имелись и другие серьезные возражения против эфира. В то же время Джеймс Максвелл создал теорию электромагнитного поля, из которой следует величина конечной скорости распространения этого поля в пространстве. Генрих Герц доказал идентичность света, тепловых лучей и электромагнитного «волнового» движения. Идею эксперимента об отмены понятия эфир, еще создал Максвелл, предложивший использовать в качестве движущегося тела Землю, которая перемещается по орбите 30 км/с. Такой эксперимент требовал крайне высокой точности измерений. Эту труднейшую задачу решили Майкельсон и Морли. Согласно гипотезе «неподвижного эфира» можно наблюдать «эфирный ветер» при движении Земли сквозь «эфир», а скорость света по отношению к Земле должна зависеть от направления светового луча относительно направления движения Земли в эфире (то есть направляется по движению Земли и против). Скорости при наличии должны быть различными. Но они оказались неизменными. Это показывает, что эфира нет. Этот отрицательный результат стал подтверждением теории относительности.

В первом постулате Эйнштейн развил классический принцип относительности Галилея. Он показал, что этот принцип является всеобщим, в том числе и для электродинамики. Обобщенный принцип относительности утверждает, что никакими физическими опытами внутри данной системы нельзя установить, движется это система равномерно или покоится. При этом пространство и время являются связанными друг с другом, зависящими друг от друга.

Второй постулат СТО Эйнштейн предложил после анализа электродинамики Максвелла – это принцип постоянства света в вакууме.

Исключительно важным результатом является связи между энергией и массой телах. При малых скоростях. Огромным достижением теории относительности является установленный ею факт эквивалентности массы и энергии. Однако речь идет не о превращении массы в энергию и наоборот, а о том, что превращение энергии из одного вида в другой соответствует переходу массы из одной формы в другую. Энергию нельзя заменить массой, т.к. энергия характеризует способность тела выполнять работу, а масса – меру инерции.

В теории относительности предложены принципиально новые оценки пространственно- временных отношений между физическими объектами. Пространственные и временные координаты зависят друг от друга. Сокращение длины в направлении движения, ход времени замедляется. Таким образом, разное течение времени в системе координат, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, является непреложным экспериментально установленным фактом.

Дата добавления: 2015-07-20