На головну

У загальній теорії відносності

  1.  D) нормами Загальної частини адміністративного права
  2.  А) загального зв'язку, б) детермінізму, в) розвитку.
  3.  А) якщо визначення терміна або інший спосіб його розкриття міститься в загальній частині кодексу, то таке визначення відноситься до всіх нормам даної галузі.
  4.  А. Теорії
  5.  Авторські теорії формування і розвитку особистості
  6.  Агресивна поведінка. Теорії агресії: агресія як інстинкт, фрустрація як джерело агресії, агресія як результат соціального навчання

Чи є швидкість світла у вакуумі максимально можливою швидкістю протікання фізичних процесів у природі? Можна привести багато прикладів, які, здавалося б, призводять до негативної відповіді на це питання. Якщо ми практично миттєво переведемо погляд з одного далекої зірки на іншу, то лінійна швидкість, з якою ми «подолаємо» відстань між цими зірками буде у багато разів більша за швидкість світла. Інший приклад: якщо дві частки рухаються один на зустріч зі швидкостями, близькими до швидкості світла (щодо спостерігача, що вимірює їх швидкості), то швидкість зближення цих частинок (тобто швидкість зміни відстані між ними, яка вимірюється тим же спостерігачем), буде більше швидкості світла. Однак, у всіх подібних прикладах мови йде не про швидкість переміщення реальних об'єктів (будь то фізичні тіла або фізичні поля), а про розумових процесах і процедурах. В даний час загальноприйнятим є уявлення про швидкість світла у вакуумі як про максимальної відносної швидкості руху матеріальних об'єктів в природі.

Ось цього-то поданням і не відповідає закон всесвітнього тяжіння Ньютона, який передбачає миттєве поширення гравітаційного обурення в просторі. Намагаючись узагальнити цей закон з урахуванням постулатів СТО, А. Ейнштейн розробив релятивістську теорію тяжіння, Яку назвав загальною теорією відносності (ЗТВ).

У побудові ОТО Ейнштейн виходив з давно відомого факту рівності (еквівалентності) інертної і важкої (гравітаційної) маси. Як відомо, в класичній фізиці ми стикаємося з двома різними поняттями маси: у другому законі Ньютона F = ma фігурує інертна маса mін, Яка є мірою опору руху, а в закон всесвітнього тяжіння F = Gm1m2/  входять гравітаційні маси mтяж. Досвід показує, що ці маси з великою точністю дорівнюють один одному (mін = mтяж). Однак, в класичній фізиці немає теоретичного обґрунтування або пояснення цієї рівності, в ній взагалі не робиться відмінностей між mін і mтяж , А використовується єдине поняття маси. Ейнштейн геніально побачив в цій рівності вихідний пункт, на базі якого можна пояснити велику загадку гравітації.

рівність mін = mтяж було узагальнено Ейнштейном в його принципі еквівалентності: Фізично неможливо відрізнити дію однорідного гравітаційного поля і «поля», породженого рівноприскореному рухом. При інтерпретації цього принципу Ейнштейн широко користувався уявними експериментами з ліфтом. Припустимо, що закрита кабіна ліфта спочатку покоїться на Землі. Тоді все тіла (які ми, перебуваючи в ліфті, випустимо з рук) в цій кабіні будуть равноускоренно (з прискоренням g) падати на підлогу. Подумки перенесемо кабіну ліфта в глибини космічного простору (де немає гравітаційного поля) і повідомимо їй прискорений рух вгору з прискоренням g. В цьому випадку поведінка всіх тіл в ліфті буде таким же, як і в першому випадку - тіла, випущені з рук, будуть падати на підлогу з прискоренням g. Таким чином, однорідне і постійне гравітаційне поле повністю еквівалентно рівноприскореного руху системи відліку (в даному випадку кабіни ліфта).

Якщо ж «дозволити» кабіні ліфта вільно падати в однорідному полі сили тяжіння, то поведінка всіх предметів, що знаходяться в кабіні ліфта, буде таким як якби на них взагалі не діяли які-небудь сили. (Це і є стан невагомості, добре відоме космонавтам, що знаходяться в вільно падаючому на Землю космічному апараті).

Тепер кілька видозмінимо наш уявний експеримент. Нехай через бічний отвір в стінці ліфта, равноускоренно рухається вгору, проникає промінь світла. Очевидно, цей промінь буде поширюватися по викривленій траєкторії щодо стінок ліфта і потрапить на протилежну стінку, кілька змістившись вниз відносно точки, розташованої строго навпроти вхідного отвору. Тоді в силу принципу еквівалентності, точно так же - по викривленій лінії - повинен поширюватися промінь в нерухомому ліфті, що знаходиться в однорідному гравітаційному полі.

Ще А. Пуанкаре, розглядаючи аналогічний уявний експеримент, вказував на два можливих підходи до його інтерпретації:

1. традиційний - промінь світла викривляється якоюсь силою, але він як і раніше поширюється в звичайному евклідовому просторі;

2. нетрадиційний - викривлене сам простір, а промінь світла як і раніше служить втіленням «прямої лінії».

Пуанкаре віддавав перевагу традиційному підходу, так як, будучи прихильником конвенціоналізму, Вважав, що «не природа нав'язує нам трактування простору і часу, а ми накладає їх на природу, тому що знаходимо їх зручними».

Ейнштейн пішов нетрадиційним шляхом і створив ОТО, відмовившись від псевдоевклидова плоского простору і перейшовши до більш загальної концепції - викривленого чотиривимірному простору Рімана. При цьому він фактично звів гравітацію до геометрії простору-часу.

Відповідно до таким підходом порожній простір, тобто простір, в якому відсутній гравітаційне поле, просто не існує (при цьому Ейнштейн фактично відроджує контінуалістскую концепцію простору Аристотеля). Простір-час проявляється лише як структурний властивість гравітаційного поля; Останнім рівносильно викривлення простору-часу. У свою чергу це викривлення визначає закони руху матерії.

За формою рівняння ОТО зовсім несхожі на рівняння динаміки Ньютона. Зокрема, ейнштейнівської закон гравітації фактично зводиться до математичного опису руху вільного тіла в викривленому чотиривимірному просторі-часі, заданому за допомогою криволінійної системи координат. Параметри, що характеризують кривизну такого простору, визначаються гравітаційним полем, а траєкторією руху вільного тіла (в тому числі і світлового променя) є не евклидова пряма, а викривлена ??лінія (геодезична). У той же час рівняння ОТО переходять в рівняння Ньютона в граничному випадку малих швидкостей і слабких квазистатических гравітаційних полів. В цьому випадку чотиривимірний простір-час стає квазіплоского.

Свого часу найбільший знавець ОТО англійський учений А. С. Еддінгтон порівняв релятивістську теорію гравітації з «красивим, але безплідним квіткою». За часів Еддінгтона (початок XX століття) це порівняння було абсолютно справедливим. Дійсно, якщо СТО буквально за кілька років завоювала фізику, а протягом останніх десятиліть і техніку (наприклад, електроніку), то зовсім по-іншому склалася доля ОТО. Схоже було, що вона створена генієм Ейнштейна явно передчасно. По суті кажучи, все велична будівля ОТО спиралося тоді на три передбачені нею ефекту, які були настільки малі, що реєструвалися на межі можливості вимірювальної техніки. Йдеться, по-перше, про відхилення світлового променя в поле сонячного тяжіння, по-друге, про гравітаційне червоному зміщенні спектральних ліній і, по-третє, про дуже повільному аномальному русі перигелію Меркурія. Диспропорція між величчю теоретичних побудов і мізерністю конкретних додатків була разючою. Ситуація різко змінилася починаючи з 1963 р, коли були відкриті квазари з їх величезним червоним зміщенням. Наступні відкриття спостережної астрономії (реліктове випромінювання - 1965 р пульсари - 1967 р рентгенівські зірки - 1971 г.) зробили ОТО необхідної для вивчення та розуміння фундаментальних властивостей Всесвіту.

 



 І відмова від концепції абсолютного часу |  некласичного природознавства

 Простір і час в античній натурфілософії |  У класичному природознавстві |  Рівняння Максвелла і концепція абсолютно нерухомого ефіру |  Постулати Ейнштейна і вакуумна концепція електромагнітного поля |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати