Лекция № 6

Пространство и время.

Теория относительности А.Эйнштейна.

В науке исторически сложились две концепции понимания пространства и времени.

Современные представления о пространстве и времени сложились в результате формулировки теории относительности А.Эйнштейна.

Специальная теория относительности (СТО) создана А.Эйнштейном в 1905 году.

Постулаты СТО:

1. Постулат относительности – Все законы Природы во всех инерциальных системах координат выполняются одинаково;

2. Постулат постоянства скорости света – Скорость света в вакууме постоянна и равна с=300000 км/с.

Инерциальными системами координат называют системы координат движущиеся относительно друг друга равномерно и прямолинейно.

Общая теория относительности (ОТО) создана А.Эйнштейном в 1916 году. ОТО распространяется на все системы координат, не только инерциальные, но и неинерциальные.

В результате формулировки теории относительности в современном естествознании сформировались следующие представления:

1. Взаимосвязь пространства и времени. Пространство и время – пространственно-временной четырехмерный континуум;

2. Пространство и время – формы существования материи, они относительны;

3. Масса и энергия связаны соотношением , объединив их единым законом сохранения массы и энергии;

4. Эквивалентность тяжелой и инертной масс.

Выводы СТО:

1. Доказано, что пространственные и временные характеристики в различных соотносительных материальных системах отсчета будут различными. Эти изменения будут зависить от скорости относительного движения тел.

2. Установлена связь пространства и времени, как единого целого – пространственно-временной континуум.

Выводы ОТО:

1. Доказана зависимость пространства и времени от движущейся материи;

2. При наличии сильных полей тяготения искривление пространства увеличивается, а ход времени замедляется;

3. Пространство и время – формы существования материи.

Постулат относительности СТО основывается на преобразованиях Лоренца, которые описывают переход от одной инерциальной системе координат к другой при скоростях движения близких к скорости света. Из преобразований Лоренца вытекают следующие следствия:

1. Движущиеся часы идут медленнее неподвижных (парадокс близнецов)

- время в движущейся системе координат;

- время в покоящейся системе координат;

- относительная скорость движения систем координат;

- скорость света.

2. Длина тела в системе в направлении движения меньше собственной длины тела (парадокс уменьшения длины тела в направлении движения)

.

3. Преобразование и сложение скоростей:

- скорость движения тела в первой системе координат;

- скорость движения одной системы координат относительно другой;

- скорость движения тела во второй системе координат;

при

при .

4. Преобразование ускорений. Система отсчета, в которой тело отсчета в данный момент покоится, называется сопровождающей. Если в этой системе отсчета тело движется с ускорением, то в любой другой системе отсчета оно будет двигаться с меньшим ускорением.

1. В теории относительности А.Эйнштейна пространство и время

1. относительны

2. одномерны

3. трехмерны

4. изотропны

2. Специальная теория относительности устанавливает

1. взаимосвязь между материей, пространством и временем

2. взаимосвязь между массой и энергией

2. взаимосвязь между гравитацией и пространством

3. Общая теория относительности отличается от специальной

1. тем, что сформулирована для любых систем отсчета

2. тем, что сформулирована для неинерциальных систем отсчета

3. тем, что сформулирована для инерциальных систем отсчета

4. тем, что сформулирована для равноускоренных систем отсчета

4. Общая теория относительности утверждает, что

1. инертная масса эквивалентна гравитационной

2. масса эквивалентна энергии

3. равноправны все направления движения в пространстве

4. законы Природы сохраняются в инерциальных системах отсчета