Теория относительности Альберта Эйнштейна

 

Прежде чем говорить о теории относительности Альберта Эйнштейна, нужно изучить

опыт других физиков.

В 1881 г. американский физик

Майкельсон

поставил опыт с целью выяснения участия

эфира(гипотетическая всепроникающая среда, которой, по научным представлениям про-

шлых столетий, приписывалась роль переносчика света и вообще электромагнитных взаи-

модействий) в движении тел. С помощью этого опыта Майкельсон о проверг существовав-

шую в то время гипотезу неподвижного эфира. Смысл данной гипотезы заключался в том,

что при движении Земли сквозь эфир можно наблюдать так называемый «эфирный ветер».

Однако опыт Майкельсона был использован Эйнштейном всего лишь для подтвержде-

ния своей теории относительности.

Эйнштейн при создании теории хотел объединить механику и теорию электромагнит-

ного поля. В классической механике был сформулирован принцип физической относитель-

ности, который заключался в том, что все механические процессы во всех инерциальных

системах происходят одинаково.

Эйнштейн сформулировал обобщенный физический принцип относительности: все

физические явления происходят одинаково относительно любых инерциальных систем.

Согласно принципу постоянства скорости света и обобщенному принципу относитель-

ности, относительность является одновременностью двух событий к системе отсчета.

Раньше считалось, что одновременность является абсолютным событием, которое не

зависит от наблюдателя. Но в своей теории относительности Эйнштейн доказал, что время

в движущейся системе отсчета протекает гораздо медленнее относительно течения времени

в неподвижной системе отсчета.

Такие физические величины, как протяженность, время и масса, в теории относитель-

ности утратили свой статус абсолютности. Эйнштейн в качестве величины, которая имеет

статус постоянной, оставил лишь силу (например, сила тяготения). Общая теория относи-

тельности содержит геометрическое толкование явления тяготения.

Эйнштейн утверждал, что сила тяжести эквивалента равна искривлению неевклидова

пространства. То есть объект, движущийся в пространстве и попавший в поле тяжести, изме-

няет траекторию своего движения.

Теперь можно сделать вывод, что в теории относительности Альберта Эйнштейна про-

странство и время имеют физические характеристики. А раз они имеют физические характе-

ристики, следовательно, они являются частью мира физических процессов, причем частью,

образующей всю внутреннюю структуру этого мира, «которая связана с законами бытия

физического мира»

Элементарные частицы.

Происхождение Вселенной

Согласно исследованиям, проведенным со спутников, пространство пронизано мик-

роволновым излучением. Это микроволновое излучение является «наследством» от более

ранних стадий существования нашей Вселенной.

К началу 1930-х гг. было известно, что большинство звезд состоит из гелия. Однако

оставалось загадкой – откуда берется углерод. В 1950-е гг. Английский астрофизик, писа-

тель, администратор, драматург

Фред Хойл

восстановил ход реакций в звездах. Именно эти

рассуждения позволили Хойлу в 1953 г. предсказать важный энергетический уровень ядра

углерода-12, и эксперименты физиков подтвердили его прогноз. В дальнейшем американ-

ский физик

Уильям Фаулер,

проведя соответствующие эксперименты, подтвердил данную

теорию. И только потом была подготовлена соответствующая теоретическая база.

Ученые

Ральф Алфер

и

Роберт Герман

библейским словом «илем» назвали первич-

ное вещество. Из него потом, по утверждению Алфера и Германа, и образовалась наша Все-

ленная. Это первичное вещество было не что иное, как нейтронный газ. Эти ученые разра-

ботали теорию, согласно которой к свободным нейтронам присоединялись тяжелые ядра.

Этот процесс закончился только тогда, когда закончились свободные нейтроны. Хойл, не

принявший теорию Алфера и Германа всерьез, назвал ее «the big bang theory» – т. е. теория

большого хлопка, но в России она больше известна как «теория Большого Взрыва».

Также существовала и теория холодной Вселенной. Ее автор, советский физик, физико-

химик и астрофизик,

Зельдович Яков Борисович заметил, что данные радиоастрономии не подтверждали

большую плотность и большую температуру излучения. Зельдович исходным веществом

называл электронный газ с примесью нейтрино.

Начальную стадию существования Вселенной делят на 4 эры.

Во время первой эры,

эры адронов, элементарные частицы разделились на адроны и

лептоны. Адроны участвовали в более быстрых процессах, а лептоны – в более медленных.

Во время второй эры,

эры лептонов, часть частиц выходит из равновесия с излучением,

а Вселенная становится прозрачной для электронных нейтрино.

Во время третьей, фотонной, эры

главную роль в развитии Вселенной начинают

играть фотоны. В начале данной эры число протонов и нейтронов было примерно равным,

но затем они стали превращаться друг в друга.

Во время четвертой эры,

эры излучения, протоны начинают захватывать нейтроны;

образуются ядра бериллия и лития, а плотность Вселенной уменьшается примерно в 5–6 раз.

Из-за уменьшения плотности Вселенной начинают образовываться первые атомы.

После четвертой эры (эры излучения) наступила еще одна эра:

пятая, звездная, эра.

Во

время звездной эры начался сложный процесс формирования протозвезд и протогалактик.

«Горячая» Вселенная. Солнечная система

 

Основоположник теории «горячей» Вселенной – американский физик

Георгий Анто-

нович Гамов.

В 1946 г. он заложил основы этой теории и в дальнейшем занимался ее изу-

чением.

Гамов на протяжении почти десяти лет консультировался с различными учеными и

занимался разработкой формулы и схемы.

В результате кропотливого труда появилась А – Б – Г-теория по именам ее создателей:

Алфер, Бете, Гамов.

Теория «горячей» Вселенной дала необходимые соотношения таких веществ, как водо-

род и гелий в современной Вселенной. Тяжелые элементы рождались, возможно, при взры-

вах сверхновых звезд. Также Гамов в своей заметке, опубликованной в 1953 г., предсказал

фоновое излучение.

Вопросом происхождения нашей Солнечной системы занимается космогония.

Одну из главных теорий происхождения Солнечной системы выдвинул

Кант.

Он

утверждал, что Солнечная система образовалась из хаоса. Также он говорил, что все миро-

вое пространство заполнено некоей инертной материей, которая является неупорядоченной,

но «стремится преобразоваться в более организованную путем естественного развития».

Также Кант считал, что

Млечный Путь для звезд

– это то же самое, что и Зодиак для

Солнечной системы. В результате проведенных исследований и многочисленных наблюде-

ний Кант представил свою структуру Вселенной:

Вселенная

– это не что иное, как иерархия

самогравитирующих систем. Все системы, считал он, должны иметь сходную структуру.

Теория Лапласа. Лаплас на основе идей Канта создал свою теорию, которая получила

наименование небулярной гипотезы Канта-Лапласа. Небулярная гипотеза Канта не была

известна по одной банальной причине: издатель, который напечатал данный труд Канта,

обанкротился, а его книжный склад в Кенигсберге был опечатан. Небулярная теория Канта-

Лапласа долгое время оставалась первой ротационной гипотезой о возникновении солнеч-

ной системы.

Данная теория имела и свои недостатки:

1) она не объясняла больших размеров орбит внешних планет-гигантов и медленности

вращения Солнца;

2) она не отвечала на вопрос, почему «момент количества планет почти в двадцать

девять раз больше момента количества Солнца, если солнечная система изолирована».

Существовали также катастрофические гипотезы происхождения Солнечной системы.

Например,

Джинс

предположил, что когда-то мимо нашего Солнца прошла неподалеку

какая-то другая звезда, и вследствие этого на Солнце появились «приливные выступы», кото-

рые трансформировались в газообразные струи, из которых позже и возникли планеты.

Академик