Тема 02-02. Эволюция представлений о пространстве и времени

Понимание пространства и времени как инвариантных самостоятельных сущностей (пустота у древнегреческих атомистов; абсолютные пространство и время Ньютона).

Понимание пространства и времени как системы отношений между материальными телами (пространство как категория места, время как мера движения у Аристотеля; изменение пространственных и временн ы х промежутков при смене системы отсчёта у Эйнштейна).

Концепция мирового эфира: все мировое пространство заполнено неподвижным эфиром, относительно которого движутся все остальные тела.

Майкельсон и Морли показали, что скорость света, испущенного движущимся источником света, не складывается со скоростью источника, что не согласуется с законом сложения скоростей классической механики.

Современная научная картина мира:
- отказ от идеи абсолютных пространства и времени, мирового эфира и других выделенных систем отсчета
- признание тесной взаимосвязи между пространством, временем, материей и её движением.

Тема 02-03. Специальная теория относительности

Принцип относительности Галилея – все механические явления протекают одинаково во всех системах отсчета.

Принцип относительности Эйнштейна (первый постулат СТО): законы природы инвариантны относительно смены системы отсчёта.

Второй постулат Эйнштейна – скорость света одинакова во всех системах отсчёта.

Основные релятивистские эффекты (следствия из постулатов Эйнштейна):

- относительность одновременности

- относительность расстояний (релятивистское сокращение длин)

- относительность промежутков времени (релятивистское замедление времени)

- инвариантность пространственно-временного интервала между событиями

- инвариантность причинно-следственных связей

- единство пространства-времени

- эквивалентность массы и энергии.

Соответствие СТО и классической механики: их предсказания совпадают при малых скоростях движения (гораздо меньше скорости света).

Тема 02-04. Общая теория относительности (ОТО)

Общая теория относительности (современная теория тяготения): распространение принципа относительности на неинерциальные системы отсчета.

Принцип эквивалентности: ускоренное движение неотличимо никакими измерениями от покоя в гравитационном поле.

Взаимосвязь материи и пространства-времени: материальные тела изменяют геометрию пространства-времени, которая определяет характер движения материальных тел.

Соответствие ОТО и классической механики: их предсказания совпадают в слабых гравитационных полях.

Эмпирические доказательства ОТО:

- отклонение световых лучей вблизи Солнца

- замедление времени в гравитационном поле

- смещение перигелиев планетных орбит.