Теория относительности
Свойства пространства и времени. Главные выводы специальной и общей теории относительности
Понятия пространства и времени составляют основу физики. Согласно классической физике, созданной Исааком Ньютоном, физические взаимодействия разворачиваются в бесконечном трёхмерном пространстве – так называемом абсолютном пространстве, время в котором может быть померено универсальными часами (абсолютное время).
В начале двадцатого века учёные обнаружили в ньютоновской физике некоторые противоречия. В частности, физики не могли объяснить, каким образом скорость света остаётся постоянной вне зависимости от того, движется ли наблюдатель. Альберт Эйнштейн разрешил этот парадокс в специальной теории относительности.
Считается, что геометрия окружающего нас пространства является трехмерной, евклидовой. Специальная теория относительности А.Эйнштейна выявила зависимость пространственно временных характеристик объектов от скорости их движения и объединила понятие пространство-время как четырехмерное. При малых скоростях различия между результатами СТО и ньютоновской механикой становятся незначительными. Экспериментальная проверка постулатов СТО в известной степени затруднена проблемами философского плана: возможностью записи уравнений любой теории в инвариантной форме безотносительно к её физическому содержанию, и сложности интерпретации понятий «длина», «время» и «инерциальная система отсчёта» в условиях релятивистских эффектов. Тем не менее, опора на достижения экспериментальной физики позволяет утверждать, что в пределах своей области применимости – при пренебрежении эффектами гравитационного взаимодействия тел, СТО является справедливой с очень высокой степенью точности (до 10−12 и выше).
Общая теория относительности вскрыла зависимость метрических характеристик пространства-времени от распределения тяготеющих масс, наличие которых приводит к искривлению пространства и времени. Релятивизм времени и неоднородность его в поле гравитации привели к парадоксам времени и невыполнению законов сохранения в выводах Общей теории относительности. Принятая геометризация пространства, привела к потере реального физического смысла при описании свойств материи.
В рамках общей теории относительности (ОТО), являющейся дальнейшим развитием специальной теории относительности, постулируется, что гравитационные эффекты вызываются не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а являются проявлениями деформаций самого пространства-времени, вызываемых локальным присутствием массы-энергии. Таким образом, в ОТО, как и в других метрических теориях, гравитация – не силовое взаимодействие.
-
Свойства пространства и времени Лекция
Начало формы
Конец формы
- Элементарные частицы Гиперссылка
Начало формы
Конец формы
· 
Тема 3
- Мы и Вселенная Лекция
Начало формы
Конец формы
- Земля и Вселенная Задание
Просмотрите файлы с презентациями. Сможете ли Вы 1) назвать показанные в них планеты и 2) определить, какие процессы отображены на иллюстрациях файла "Образование планеты"? Ответы загружайте сюда текстовыми файлами или шлите мне на почту: ushik2001@mail.ru. Удачи!
-
Образование планеты Файл
Начало формы
Конец формы
- Планеты Солнечной системы Файл Презентация PowerPoint, 828.1Кбайт
-
ссылка на космогонический сайт Гиперссылка
Начало формы
Конец формы
·
Фундаментальные физические взаимодействия
Исследуя окружающий нас мир, мы можем заметить множество самых разнообразных сил: сила тяжести, сила натяжения нити, сила сжатия пружины, сила, возникающая при столкновении тел, сила трения, сила сопротивления воздуха, сила взрыва и т. д. Однако как только была выяснена атомарная структура вещества, стало понятно, что все разнообразие этих сил есть результат взаимодействия атомов друг с другом. Поскольку атомы взаимодействуют в основном через электростатическое взаимодействие электронных оболочек, то, как оказалось, все эти силы – лишь различные проявления электромагнитного взаимодействия. Единственное исключение – сила тяжести, причиной которой является гравитационное взаимодействие между двумя телами, обладающими массой. К началу XX века выяснилось, что все известные к тому моменту силы сводятся к двум фундаментальным взаимодействиям: электромагнитному и гравитационному. В 1930-е годы выяснилось, что атомы содержат ядра, которые в свою очередь состоят из нуклонов (протонов и нейтронов). Ясно, что ни электромагнитные, ни гравитационные взаимодействия не могут объяснить, что удерживает нуклоны в ядре. Было постулировано существование нового фундаментального взаимодействия: сильного взаимодействия. Однако в дальнейшем оказалось, что и оно способно объяснить не все явления в микромире, в частности, не было понятно, что заставляет распадаться свободный нейтрон. Так было постулировано существование слабого взаимодействия, и как оказалось, этого достаточно для описания всех до сих пор наблюдавшихся взаимодействий в микромире. Итак:
В природе существуют четыре фундаментальные силы и все физические явления обусловлены всего четырьмя видами взаимодействий (в порядке убывания силы):
сильное взаимодействие соединяет кварки в адроны и удерживает нуклоны в составе атомного ядра (действует на расстояниях порядка 10-13 см);
электромагнитное взаимодействие действует между частицами, имеющими электрический заряд, и «ответственно» за явления электромагнетизма;
слабое взаимодействие обусловливает большинство распадов элементарных частиц, взаимодействия нейтрино с веществом и др. (действует на расстоянии порядка 10-16 см);
благодаря гравитационному взаимодействию объекты, имеющие массу, притягиваются друг к другу.
Согласно новейшим теориям, взаимодействие происходит благодаря переносу частицы-носителя взаимодействия между взаимодействующими частицами. Например, электромагнитное взаимодействие между двумя электронами происходит в результате переноса фотона между ними. Природа гравитационного взаимодействия пока точно неизвестна, предположительно оно происходит в результате переноса гипотетических частиц гравитонов.
| Фундаментальные взаимодействия | ||||
| Взаимодействие | Квант поля | Радиус, см | Константа взаимодействия (порядок величины) | Пример проявления |
| сильное | глюон | 10-13 | ядро, адроны | |
| электромагнитное | -квант (фотон) | 10-2 | атом | |
| слабое | бозоны, Z | 10-16 | 10-6 | -распад |
| гравитационное | гравитон | 10-38 | сила тяжести |
·
Тема 5
·
Тема 6
- Модели происхождения жизни Страница
Начало формы
Конец формы
- Эволюция живого Гиперссылка
Начало формы
Конец формы
- Эры развития жизни Гиперссылка
Начало формы
Конец формы
·
Тема 7
- Передача наследственной информации Страница
Начало формы
Конец формы
- Число хромосом Страница
Начало формы
Конец формы
- Э.Шредингер о природе жизни Гиперссылка
Начало формы
Конец формы
·
Тема 8
- Мутации и эволюция живого Страница
Начало формы
Конец формы
- Работа всей жизни Ч. Дарвина Гиперссылка
Начало формы
Конец формы
- Эгоистичный ген Р. Докинза