Принцип относительности Эйнштейна

Замедлением времени в сильном гравитационном поле объясняют уменьшение частоты световых колебаний в излучении белых карликов – звезд очень большой плотности. А в последние годы этот эффект удалось зарегистрировать и в лабораторных условиях. 

Наконец, очень велика роль ОТО в современной космологии – науке о строении и истории всей Вселенной. В этой области знания также найдено много доказательств эйнштейновской теории тяготения.  

  

  

2.3. Свойства пространства и времени 

  

 Пространство и время - категории, обозначающие основные формы существования материи. Пространство выражает порядок сосуществования отдельных объектов, время - порядок смены явлений. Пространство и время - основные понятия всех разделов физики. 

Свойства пространства и времени делят на метрические (протяженность и длительность) и топологические (размерность, непрерывность и связность пространства и времени, порядок и направление времени). Современной теорией метрических свойств пространства и времени является теория относительности. 

Рассмотрим пространственно-временные свойства материальных систем.  

К пространственным свойствам относят: 

1. Конкретные пространственные формы и размеры тел, их положение по отношению друг к другу, скорость перемещения. 

2. Наличие у них внутренней симметрии или асимметрии. Различные виды симметрии свойственны макромиру и микромиру, являясь фундаментальным свойством неживой природы. Живому веществу присуще свойство пространственной асимметрии, которым обладает уже молекула живого вещества. 

3. Изотропность и однородность пространства. Изотропность означает отсутствие выделенных направлений (верха, низа и других), независимость свойств тел, движущихся по инерции, от направления их движения. Полная изотропность присуща лишь вакууму, а в структуре вещественных тел проявляется анизотропия в распределении сил связи. Они расщепляются в одних направлениях лучше, чем в других. Точно так же полная однородность, свойственная лишь абстрактному евклидовому пространству, является идеализацией. Реальное пространство материальных систем неоднородно, различается

метрикой и значениями кривизны в зависимости от распределения тяготеющих масс. 

Специфическими свойствами времени являются: 

1. Конкретная длительность существования материальных систем от их

возникновения до распада, ритмы процессов в них, соотношение между циклами изменений. 

2. Скорость протекания процессов, темпы развития и соотношение между ними на разных этапах эволюции. С увеличением скорости движения тел и в мощных полях тяготения происходит относительное замедление всех процессов в телах, их собственное время как бы сокращается по отношению ко времени внешних систем. Конечность скорости распространения взаимодействий обусловливает относительность одновременности в различных системах. События, одновременные в одной системе, могут быть неодновременными по отношению к другой системе, движущейся относительно первой. Все это приводит к тому, что во Вселенной отсутствует единое время, как и одно единое пространство. Каждая относительно меньшая материальная

система существует и движется в пространстве и во времени большей системы, и между ними существует двусторонняя взаимосвязь. 

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

3. Физический смысл идей ученого для современной физики 

  

С именем Эйнштейна до последнего времени связывают все успехи современной физики, даже в тех областях, которыми он практически не занимался. Но особенно революционизирующим считается влияние специальной и общей теорий относительности (СТО и ОТО). Более того, принято считать остальные его труды почти второстепенными по сравнению с последними. Об этом говорил, например, в 1967 г. де Бройль: "Когда говорят об Альберте Эйнштейне, часто ограничиваются тем, что он был гениальным автором теории относительности, сначала специальной, а затем общей. Однако, выражаясь так, не всегда отдают себе отчет в игнорировании очень важной части его творчества. Действительно, хотя теория относительности есть и остается одним из основных достижений физики XX века, нельзя забывать, что Эйнштейн также тот, кто в своей теории световых квантов первый увидел в свете сосуществование волн и корпускул, и тот, кто, вводя в статистическую термодинамику новые и порой дерзкие методы, извлек из них общую теорию флуктуации и броуновского движения". 

В чем же особенность СТО и ОТО, придающая им такой высокий статус? 

Математика СТО многократно подтверждена экспериментами, чтобы считаться вполне достоверной. ОТО в этом смысле находится в более неопределенном положении, поскольку предсказанных эффектов не много, а некоторые из них (как, например, гравитационные волны) до сих пор не обнаружены. Теоретически ОТО содержит ряд несуразностей, обнаруженных еще в начале 20 века Шредингером, Гильбертом, Фоком и др. Тем не менее, есть основания надеяться, что математические основы этой теории содержат важное рациональное зерно. Но, пожалуй, славу СТО и ОТО создали не столько их математические основы и результаты, сколько идеология СТО и ОТО и выводы, или, лучше сказать, интерпретация результатов, сделанные на ее основе, которые до сих пор подвергаются критике. Развитие физики привело в последние годы к возрождению некоторых концепций до эйнштейновских теорий, хотя об этом стараются прямо не говорить. Именно поэтому по вопросу оценки влияния этих теорий на развитие физики существуют различные мнения.  

          Создание   теории   относительности   было   закономерным   результатом переработки   накопленных   человечеством    физических    знаний.    Теория относительности стала следующей ступенью развития физической науки,  включив в себя позитивные моменты предшествующих ей теорий. 

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

  

  

В  данной работе была поднята тема «Пространство и время в свете теорий относительности А.Эйнштейна», из которой следует сделать несколько выводов: 

1) Равномерные прямолинейные движения вне гравитационных полей исследует СТО. 

2) Неравномерные движения и гравитационные поля – ОТО. 

3) СТО перестает работать в масштабах всей Вселенной, а также в случаях сильных полей тяготения, где ее заменяет более общая теория – ОТО. 

Теория относительности пользуется понятием единого пространственно-временного континуума, или, как иногда говорят, четырехмерного пространства, в котором к трем привычным пространственным параметрам добавляется еще и время. Это делается для того, чтобы более четко, чем это удается осуществить в обычном трехмерном пространстве, зафиксировать какой-либо материальный объект. 

Тем не менее, классическая механика поныне широко и плодотворно служит физике, технике, астрономии и никогда не потеряет своего огромного значения. Объясняется это сравнительной простотой, удобством классических моделей и формул, их чрезвычайно высокой точностью, близостью к реальной природе.