Альберт Эйнштейн Специальный и общий принципы относительности составляют основу революционной теории относительности Эйнштейна.
Эти принципы бросают вызов нашему интуитивному пониманию движения и открывают новый способ концептуализации физического мира.
В этой статье мы рассмотрим эти принципы и их значение для нашего понимания природных явлений.
Специальный принцип относительности, также известный как принцип физической относительности любого равномерного движения, гласит, что любое движение следует считать относительным.
Это означает, что движение объекта можно понять только по отношению к другому объекту.
Для иллюстрации этого рассмотрим пример железнодорожного вагона, движущегося по насыпи.
Мы можем описать движение двумя способами: (а) вагон движется относительно насыпи или (б) насыпь движется относительно вагона.
Оба описания одинаково верны, и выбор системы отсчета произволен, когда дело касается описания движения.
Однако принцип относительности выходит за рамки идеи относительного движения.
Он утверждает, что законы природы имеют одинаковую форму независимо от системы отсчета, выбранной для их описания.
Другими словами, если мы сформулируем общие законы природы, используя в качестве системы отсчета насыпь или железнодорожный вагон, то в обоих случаях законы будут одинаковы.
Это означает, что ни одна система отсчета не является привилегированной или уникальной, когда дело доходит до описания физических процессов, таких как механика или распространение света в вакууме.
Принцип относительности не является самоочевидной истиной, он выведен из эмпирических наблюдений и экспериментов.
Первоначально формулировка принципа относительности Эйнштейна не утверждала эквивалентность всех систем отсчета.
Он начал с предположения, что существует система отсчета, называемая К, в которой законы природы максимально просты.
Эта система отсчета известна как система отсчета Галилея.
Однако Эйнштейн также признавал, что другие системы отсчета, обозначенные как K1, могут быть выбраны, если они находятся в состоянии равномерного прямолинейного и невращательного движения относительно K. Эти системы отсчета также считались галилеевыми системами отсчета и были эквивалентны К.
за формулировку законов природы.
Эта ограниченная версия принципа относительности известна как специальный принцип относительности или специальная теория относительности.
С другой стороны, общий принцип относительности имеет более всеобъемлющую точку зрения.
Он утверждает, что все системы отсчета, независимо от состояния их движения, эквивалентны для описания природных явлений и формулирования общих законов природы.
Это означает, что во Вселенной не существует предпочтительной системы отсчета.
Однако Эйнштейн отметил, что формулировка общего принципа относительности потребует более абстрактной структуры, которую он разработал позже в своей теории.
На первый взгляд может показаться, что переход от частного принципа относительности к общему очевиден.
Однако более внимательное рассмотрение обнаруживает проблему.
Рассмотрим человека в железнодорожном вагоне, движущегося с постоянной скоростью.
В этом случае человек внутри вагона не может воспринимать собственное движение и может интерпретировать факты как указывающие на то, что вагон находится в покое, а насыпь находится в движении.
Такая интерпретация согласуется со специальным принципом относительности.
Однако если движение каретки становится неравномерным, например, когда резко задействуются тормоза, человек внутри кареты испытывает заметное изменение движения.
Механическое поведение объектов внутри каретки отличается от предыдущего сценария равномерного движения.
Это наблюдение предполагает, что в неравномерно движущейся каретке не могут соблюдаться те же самые законы механики, что и в случае покоя или равномерного движения.
Кажется, это подразумевает, что неравномерное движение обладает некоторой абсолютной физической реальностью, что противоречит общему принципу относительности.
Тем не менее, этот вывод не является устойчивым, как позже продемонстрировал Эйнштейн.
Его общая теория относительности, опубликованная в 1915 году, обеспечивает всеобъемлющую основу, объясняющую как однородное, так и неравномерное движение, включая гравитацию как искривление пространства-времени.
В этой теории поддерживается эквивалентность всех систем отсчета, а законы природы формулируются таким образом, чтобы это согласовывалось с наблюдениями и экспериментальными данными.
Специальный и общий принципы теории относительности произвели революцию в нашем понимании пространства, времени и движения.
Они бросили вызов устоявшимся представлениям и проложили путь к революционным достижениям в физике.
Сегодня эти принципы продолжают оставаться фундаментальными столпами современной физики, формируя наше понимание Вселенной как на макроскопическом, так и на микроскопическом масштабе.
Чтобы глубже погрузиться в тонкости теории относительности, читатели могут обратиться к «Легким урокам физики» Стефана Бурже по адресу: .
↗ Физик Бурже предлагает ценные идеи и объяснения, которые могут еще больше пролить свет на увлекательный мир теории относительности.
В заключение отметим, что специальные и общие принципы относительности Эйнштейна изменили наше понимание движения и законов природы.
Эти принципы подчеркивают относительность движения и эквивалентность систем отсчета, обеспечивая глубокую основу для понимания физического мира.
Они открыли новые возможности для исследований и продолжают формировать наше понимание Вселенной, в которой мы живем.
Альберт Эйнштейн Базовым принципом, который был стержнем всех наших предыдущих рассуждений, был специальный принцип относительности, т. е.
принцип физической относительности всякого равномерного движения.
Давайте еще раз внимательно проанализируем его значение.
Во все времена было ясно, что с точки зрения идеи, которую оно нам передает, всякое движение следует рассматривать лишь как относительное движение.
Возвращаясь к часто используемому нами примеру с насыпью и железнодорожным вагоном, мы можем выразить факт происходящего здесь движения в следующих двух формах, обе из которых одинаково оправданы: а) вагон движется относительно насыпи; б) Насыпь движется относительно вагона.
В (а) насыпь, в (б) вагон служит телом отсчета в нашей формулировке происходящего движения.
Если речь идет просто об обнаружении или описании вовлеченного движения, то в принципе не имеет значения, к какому телу отсчета мы относим это движение.
Как уже упоминалось, это самоочевидно, но его не следует путать с гораздо более всеобъемлющим утверждением, называемым «принципом относительности», который мы взяли за основу наших исследований.
Принцип, которым мы воспользовались, не только утверждает, что мы с равным успехом можем выбрать в качестве объекта отсчета для описания любого события карету или насыпь (ибо это тоже самоочевидно).
Наш принцип скорее утверждает следующее: если мы сформулируем общие законы природы так, как они получены из опыта, используя а) насыпь как объект отсчета, b) железнодорожный вагон как объект отсчета, тогда эти общие законы природы (например, законы механики или закон распространения света в вакууме) имеют в обоих случаях совершенно одинаковую форму.
Это можно выразить и так: для физического описания природных процессов ни одно из тел отсчета К, К1 не является единственным (букв.
«специально выделенным») по сравнению с другим.
В отличие от первого, последнее утверждение не обязательно должно быть справедливым априори; оно не содержится в понятиях «движение» и «тело отсчета» и не выводится из них; только опыт может решить, правильность или неправильность этого утверждения.
Однако до сих пор мы никоим образом не поддерживали эквивалентность всех отсчетов К в связи с формулировкой законов природы.
Наш курс заключался в следующем.
Прежде всего мы исходили из предположения, что существует тело отсчета К, условие движения которого таково, что по отношению к нему выполняется закон Галилея: частица, предоставленная самой себе и достаточно удаленная от всех других частиц, движется равномерно по прямой.
Что касается К (тела отсчета Галилея), то законы природы должны были быть максимально простыми.
Но кроме К, предпочтение в этом смысле следует отдавать всем телам отсчета К1, и они должны быть в точности эквивалентны К для формулирования законов природы при условии, что они находятся в состоянии равномерного прямолинейного и неповоротного движения с уважение к К; все эти тела отсчета следует рассматривать как тела отсчета Галилея.
Справедливость принципа относительности предполагалась только для этих тел отсчета, но не для других (например, обладающих движением другого рода).
В этом смысле мы говорим о специальном принципе относительности или специальной теории относительности.
В противоположность этому мы хотим понимать под «общим принципом относительности» следующее утверждение: все тела отсчета К, К1 и т. д. эквивалентны для описания природных явлений (формулировки общих законов природы), какими бы они ни были.
может быть их состоянием движения.
Но прежде чем идти дальше, следует отметить, что эта формулировка позднее должна быть заменена более абстрактной по причинам, которые станут очевидными на более позднем этапе.
Поскольку введение специального принципа относительности оправдано, всякий интеллект, стремящийся к обобщению, должен почувствовать искушение сделать шаг к общему принципу относительности.
Но простое и, по-видимому, вполне надежное соображение, по-видимому, предполагает, что, по крайней мере в настоящее время, у такой попытки мало надежды на успех; Представим себе, что мы передаем нашему старому другу железнодорожный вагон, движущийся с единой скоростью.
Пока он движется равномерно, пассажир экипажа не ощущает его движения, и именно по этой причине он может без колебаний интерпретировать факты дела как указывающие на то, что карета находится в состоянии покоя, но насыпь в движение.
Более того, согласно специальному принципу относительности, такая интерпретация вполне оправдана и с физической точки зрения.
Если теперь движение кареты измениться на неравномерное, например, при сильном нажатии на тормоза, то пассажир кареты испытает соответственно сильный рывок вперед. Замедленное движение проявляется в механическом поведении тел относительно человека, находящегося в железнодорожном вагоне.
Механическое поведение отличается от ранее рассмотренного случая, и по этой причине кажется невозможным, чтобы по отношению к неравномерно движущейся каретке выполнялись те же законы механики, что и по отношению к каретке в состоянии покоя или в неподвижном состоянии.
равномерное движение.
Во всяком случае ясно, что закон Галилея не выполняется в отношении неравномерно движущегося экипажа.
Из-за этого мы чувствуем себя обязанными в настоящий момент признать своего рода абсолютную физическую реальность неравномерному движению, вопреки общему принципу относительности.
Но в дальнейшем мы вскоре увидим, что этот вывод не может быть подтвержден.
Чтобы узнать больше, перейдите по адресу Стефан Бурже, физик Легкие уроки физики
-
Гуттуццо, Ренато
19 Oct, 24 -
Посадка Капусты
19 Oct, 24 -
Развитие Ребенка В 1 Год
19 Oct, 24 -
Мобильные Телефоны Третьего Поколения (3G
19 Oct, 24 -
Характеристика Главных Героев Тоска
19 Oct, 24 -
У Вас Медленная Память На Вашем Компьютере?
19 Oct, 24
