Становление идей современного естествознания



Pdf просмотр
страница32/39
Дата28.01.2019
Размер5.05 Kb.
1   ...   28   29   30   31   32   33   34   35   ...   39
ла из постулата измеримости физических характеристик объектов с любой степенью точности, то квантовая механика показала наличие неопределенностей в измерениях, то есть принципиальных ограничений, которые природа накладывает на некоторые величины (например, одновременное измерение координат и импульса частицы. Принципы неопределенности ставят крест на идее Лапласа о создании научной теории, которая давала бы полностью детерминированную модель Вселенной как мы можем предсказать будущее, когда мы не можем точно указать настоящее С методологической точки зрения принципи-
альная неопределенность некоторых величин является следствием примене-
ния классических понятий к описанию неклассических объектов, при этом
квантовая природа микрообъектов дополнительна их классическому описа-
нию.
Следует подчеркнуть, что классическая методология не утратила своего значения в современной науке существует множество природных явлений, для изучения которых классические подходы остаются приемлемыми. Однако большинство явлений, связанных с человеком и обществом, требуют неклассических подходов.
В заключение темы отметим, что в методологии современного естествознания наблюдается формирование уже следующего этапа, носящего название постнеклассического. Его становление связано стем, что изучение сложных систем (как природных, таки общественных) требует учета огромного количества существующих в них взаимосвязей, а также их предыстории. Понять природу такого объекта можно лишь в его эволюционном развитии.
Тема 8: Теория относительности Эйнштейна
8.1. Постулаты специальной теории относительности и их следствия.
8.2. Картина мира в рамках СТО.
8.3. Геометрические и физические предпосылки
общей теории относительности.
8.4. Гравитация как проявление искривления пространства-времени.
8.5. Значение ОТО для современной физической картины мира.
8.1. Постулаты специальной теории относительности и
их следствия
98


Вначале века радикальные изменения претерпели взгляды на осново- полагающе физические субстанции – пространство и время. Этот кардинальный поворот в миропонимании был воплощен в так называемой теории от-
носительности, являющейся созданием самого выдающегося физика XX века Альберта Эйнштейна. Созданная Эйнштейном вначале в, теория относительности опрокинула все привычные представления о пространстве и времени и привела к созданию релятивистской картины мира.
Теория относительности подразделяется на специальную теорию относи-
тельности (СТО) и общую теорию относительности (ОТО). В основе СТО лежат два постулата, являющиеся обобщением экспериментально установленных закономерностей.
Первый постулат (принцип относительности Эйнштейна или релятивистский принцип в любых инерциальных системах отсчёта все физические
явления протекают одинаково. В формулировке принципа относительности используется понятие инерциальной системы координат. Более общее понятие – система отсчета. Подсистемой отсчёта
(в физическом смысле) понимается некоторая замкнутая система тел. Выделяется класс инерциальных систем отсчёта – класс систем отсчёта, которые движутся друг относительно друга прямолинейно и равномерно. Математическим воплощением системы отсчёта является система координат, снабжённая масштабной линейкой и часами. Инвариантность некоторой характеристики (величины, свойства) означаете одинаковость (независимость) во всех инерциальных системах отсчёта. С физической точки зрения все величины, имеющие физический смысл, должны быть инвариантными. Для того чтобы некоторый физический процесс проходил одинаково во всех инерциальных системах отсчёта, необходимо, чтобы математические уравнения, описывающие этот процесс, преобразовывались ковариантно (соответственно) преобразованию систем отсчёта.
Принцип относительности Эйнштейна является обобщением принципа относительности Галилея, который утверждает одинаковость механических явле-
ний во всех инерциальных системах отсчёта. Более трехсот лет принцип относительности Галилея относили только к механике. Перенос принципа относительности на электродинамику, возникшую впервой половине XIX в, представлялся невозможным, так как полагали, что все пространство заполнено особой средой — эфиром, натяжения в котором и истолковывались как напряженности электрического и магнитного полей. При этом считалось, что эфир не влияет на механические движения тел, так что в механике он не чувствовался, нона электромагнитных процессах движение относительно эфира (эфирный ветер) должен было сказываться.
Согласно принципу относительности Эйнштейна, с помощью каких бы тони было физических экспериментов, проведённых в замкнутой системе тел,
99

невозможно определить – покоится она или движется равномерно и прямолинейно. В частности, не существует выделенной системы отсчёта, связанной с неподвижным эфиром (подтверждением чему служит опыт Майкельсона. Исходя из невозможности определить абсолютное движение, Эйнштейн сделал вывод о равноправии всех инерциальных систем отсчета. Атак как физические законы во всех инерциальных системах отсчёта одинаковы, то выражающие их математические уравнения должны также быть одинаковыми.
Второй постулат (принцип инвариантности скорости света скорость
света в вакууме постоянна и не зависит от движения источника или
приёмника света.
Скорость света одинакова во всех направлениях и во всех инерциальных системах отсчёта. Она является одной из важнейших физических констант опыты показывают, что скорость света в вакууме c приблизительно равна
300 000 км/с. Скорость света является, вместе стем, предельной скоростью в природе скорость любых частиц, сигналов и взаимодействий не может превосходить скорости света в вакууме.
Рассмотрим некоторые следствия постулатов СТО.
Первое следствие касается скорости течения времени. В механике Ньютона время считается абсолютным, оно течёт само по себе и одинаково во всех системах отсчёта. Представление об абсолютном времени просуществовало в научном и обыденном сознании до начала XX в. Считалось само собой разумеющимся, что каждое событие можно единственным образом пометить некоторым числом, – которое называется временем, – так, что все точно идущие часы будут показывать один и тот же интервал времени между любыми двумя событиями. Но, приняв постулат постоянства скорости света, необходимо в качестве его следствия принять положение о том, что скорость течения времени в разных инерциальных системах отсчёта различна. А именно,
в движущейся системе отсчёта происходит замедление скорости течения
времени.
Второе следствие касается понятия одновременности событий. В классической физике одновременность событий носит абсолютный характер и не зависит от выбора системы отсчёта. В СТО события, происходящие в разных точках пространства, могут быть одновременными водной инерциальной системе отсчёта и не быть одновременными в другой.
Третье следствие утверждает отсутствие абсолютных длин (расстояний. Например, для двух наблюдателей, один из которых находится на Земле, а другой на Луне, чтобы измерить расстояние, скажем, от Марса до Солнца, необходимо произвести его в один и тот же момент времени. Но такая синхронизация часов, находящихся в разных системах отсчёта, движущихся друг относительно друга, по второму следствию невозможна.
100



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   28   29   30   31   32   33   34   35   ...   39


База данных защищена авторским правом ©genderis.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница