Общая и специальная теории относительности

Двигаться со скоростью большей, чем скорость света, в некой среде возможно. Однако свет там двигается медленнее света в вакууме.

4. E=mc²

Древняя как мир формула E=mc² — прямое следствие уравнения Мещерского для тела, излучающего частицы со скоростью света была открыта: Оливером Хевисайдом (1889), Толвером Престоном (1895), Кельвином (1903), Олинто де-Претто (1903), Анри Пуанкаре (1904), Максом Планком (1907).

Формулы традиционной до того механики Ньютона потребовали полного  пересмотра в теории относительности. Одна из таких формул — формула кинетической энергии тела. Кинетическая энергия летящего куска массы — это работа, которую надо затратить, чтобы разогнать данную массу из неподвижного состояния до той скорости, с которой она летит. А работа — это произведение перемещения на силу и на косинус угла между направлением движения тела и приложенной к нему силой. Интегрируя и дифференцируя, Ньютон получил широко известное эм-вэ-квадрат-пополам (E_k=mv²/2).

Идя по тому же пути, Эйнштейн интегрировать и дифференцировать не стал, а вместо этого разложил в ряд по степеням «v» и получил  в итоговой формуле для кинетической энергии в релятивистской механике, что она состоит из разности двух величин: членика, зависящего от скорости (и обнуляющегося при скорости равной нулю), и членика, не зависящего от скорости и равного всегда mc². Эйнштейн сделал вывод, что даже на то, чтобы тело покоилось, ну то есть просто — абсолютно покоящееся тело, на это уже надо затратить энергию E₀=mc², и ввел понятие полной энергии тела E=E_k+E₀.

Так возникла концепция эквивалентности  массы и энергии, превосходно  подтвердившаяся в ядерной физике и лежащая в основе принципа действия ядерных бомб. В каждой массе, даже неподвижной, заключено огромное количество потенциальной энергии (Хиросима и Нагасаки тому пример).

На самом же деле, E=Ymc², где Y=1/(1-v²/c²)^0,5, m — масса покоя. 
Если ввести релятивистcкую массу m_rel=Ym, то формула будет работать и для движущейся частицы: E=m_relc².

 

5. Мир Минковского.

Большой вклад в СТО  внёс позже математик Г.Минковский. Он показал, что преобразования Лоренца замечательно переносятся на графики, если на графиках изображено псевдоевклидово пространство с сигнатурой (3,1). Всё это означает, что живём мы с вами не в евклидовом, а в псевдоевклидовом пространстве-времени Минковского, так называемом пространственно-временном конусе Минковского. Не во всех школах об этом рассказывают.

Идея пространственно-временного конуса Минковского широко представлена в популярной форме в фильмах, тесно связанных с машинами, якобы позволяющими перемещаться во времени, ибо реализация любой машины времени на сегодняшний день основывается на этом конусе.

На самом деле в пространстве Минковского заключена вся суть современного представления об СТО. Проще говоря, наше пространство-время четырёхмерно. К этому ещё добавляется то, что это не обычное (евклидово) 4-мерное пространство, а псевдоевклидово пространство-время Минковского с уже указанной выше метрикой. Означает это примерно то, что в этом пространстве расстояния меряются немного по-другому. Таким образом, тот же парадокс Близнецов (ниже), например, сводится к тому, что два близнеца пролетели в упомянутом пространстве Минковского разные расстояния (называемые «интервалами»), вылетев из одной точки (момента времени) и встретившись в другой (так же как два автомобиля проехав разные пути потратят разное количество бензина, хотя и встретятся в одной точке).

 

 

 

 

 

Заключение

Теория относительности — это в первую очередь теория, а не техническая документация о сотворении мира, справедливая в последней инстанции. Теория эта частично подтверждается опытами, а частично опровергается. И если она опровергается, или этого не существует, то это уже фантазия. В соответствии с экспериментальными данными те или иные аспекты теории дорабатываются или переосмысливаются. Да-да, прямо сейчас, а не сотню лет назад на столе у автора.

Предпосылками для критики ТО (как и квантовой механики) было не только желание сохранить традиционный материализм и детерминизм, но и полное расхождение теории с интуитивным восприятием нашего мира большинством людей, из чего вытекает непрерывное желание найти среду для распространения волн света — эфира. Впрочем, Эйнштейн позднее сам предлагал снова ввернуть в науку эфир, но уже далеко не в том смысле. Он просто утверждал, что нелепо называть пространство, которое имеет столь много параметров для описания — вакуумом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М.: Владос, 2000. – 512 с.

2. Григорьев В.Н. Альберт Эйнштейн // Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия. – М., 2001.

3. Данилова В.С. Кожевников Н.Н. Основные концепции естествознания. – М.: Аспект Пресс, 2000. –256 с.

4. Концепции современного  естествознания / Под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. – М.: ЮНИТИ, 2000. –203 с.

5. Концепции современного  естествознания / Самыгин С.И. и  др. – Ростов н/Д.: Феникс, 1997.–  448 с.

6. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Курс лекций. – М.: Проект, 2002. – 336с.

7. Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания. – М.: Владос, 1999. – 232 с.

8. Хорошавина С.Г. Концепции современного естествознания: Курс лекций. – Ростов н/Д.: Феникс,2002. – 480 с.