Понимание пространства и времени как инвариантных самостоятельных сущностей (пустота у древнегреческих атомистов; Абсолютные пространство и время Ньютона) Решение:
Поскольку механическая картина мира опиралась на ньютоновские представления об Абсолютном пространстве, никак не зависящем от материальных тел и их движения, то и размер тела (протяженность тела в Абсолютном пространстве) не зависит ни от чего.
Решение:
И в современной, и в механической картине мира пространство и время признаются в целом однородными, так что по этому признаку противопоставлять эти научные картины мира нельзя. Самое существенное отличие современных научных представлений о пространстве и времени от тех, которые бытовали во времена Ньютона, состоит в том, что утверждается единство пространства и времени и чрезвычайно тесная связь пространственно-временных отношений с присутствием и характером движения материальных тел. Точно и подробно эта связь раскрывается в специальной и общей теориях относительности.
|
|
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)
Классический закон сложения скоростей как следствие ньютоновских представлений об Абсолютном пространстве и Абсолютном времени
Концепция мирового эфира
Нарушение классического закона сложения скоростей в опыте Майкельсона-Морли
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
Решение:
Современные представления о пространстве и времени основаны на общей теории относительности, согласно которой свойства пространства-времени определяются присутствием и движением материальных тел и, в свою очередь, влияют на поведение материальных тел. Кроме того, они опираются на понимание вакуума не как абсолютной пустоты, лишенной материи, а как особой формы материи, обладающей сложной структурой и нетривиальными свойствами. В предшествовавших же картинах мира пространство и время рассматривались либо как пустота, вместилище материи (механическая картина мира, учения античных атомистов), либо вообще как система отношений между материальными телами, не обладающая самостоятельным существованием (натурфилософская картина мира Аристотеля)
Тема 1-02-03. Специальная теория относительности
Принцип относительности Галилея
|
|
Принцип относительности (первый постулат Эйнштейна): законы природы инвариантны относительно смены системы отсчёта
Инвариантность скорости света (второй постулат Эйнштейна)
Постулаты Эйнштейна как проявление симметрий пространства и времени
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
Решение:
«Релятивистский» означает «вытекающий из теории относительности». Релятивистские эффекты становятся существенными при скоростях движения, сравнимых со скоростью света или если требуется чрезвычайно высокая точность измерений. В повседневной жизни мы с такими ситуациями не сталкиваемся.
Решение:
При переходе от одной системы отсчета к другой не изменяются инварианты теории относительности: скорость световой волны в вакууме, пространственно-временной интервал между событиями, причинно-следственные связи между событиями. Рождение деда и рождение его внука связаны как причина и следствие, и потому во всех системах отсчета они должны происходить в одной и той же последовательности. А вот промежутки времени между событиями, согласно теории относительности, от выбора системы отсчета зависят.
Решение:
Согласно теории относительности, пространство и время едины в том смысле, что они не могут быть определены друг без друга, а при смене систем отсчета они изменяются строго согласованным образом – так, чтобы сохранялась инвариантность интервала, скорости света, причинно-следственных связей. Но они не эквивалентны друг другу, их свойства сильно различаются. Например, время одномерно, пространство трехмерно; пространство изотропно, а время анизотропно и т. д. Понятие «антагонистичность» применительно к пространству и времени не имеет точного, строго определенного смысла и потому не рассматривается в теории относительности.
- эквивалентность массы и энергии
Соответствие СТО и классической механики: их предсказания совпадают при малых скоростях движения (гораздо меньше скорости света)