конспект лекций ксе. Тема 1. Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира
 Скачать 108.51 Kb.
|
В). Постэйнштейновский периодСовременное понимание пространства и времени было сформулировано в теории относительности А.Эйнштейна и базируется на двух постулатах. Первый, о невозможности наблюдателю, находящемуся в замкнутой системе отсчета установить, покоится ли его система отсчета или находится в состоянии равномерного прямолинейного движения. Вторым постулатом Эйнштейна является утверждение о постоянстве скорости света. Г). Ультрасовременные взгляды на пространство-время Большой взрыв привел к эволюции вакуума, достигшего, в конце концов, метрической определенности. Космологическая сингулярность — состояние Вселенной в начальный момент Большого взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества. Сингулярность — единственный, особенный:— единичность существа, события, явления. После Большого взрыва пространство-время приобрело фундаментальное значение. 3 Специальная теория относительностиСоздателями СТО (специальной теории относительности) являются: Лоренц, Пуанкаре, Эйнштейн. Представления СТО справедливы только для процессов, происходящих в инерциальных системах отсчета. Инерциальными называются системы отсчета, относительно которых материальная точка без внешних воздействий: покоится; движется равномерно и прямолинейно. Всякая система отсчета, покоящаяся или движущаяся равномерно и прямолинейно относительно инерциальной системы отсчета, также является инерциальной. Коренным отличием специальной теории относительности от предшествующих теорий является признание пространства и времени в качестве внутренних элементов движения материи. Из классической механики следует, что при переходе от одной системы отсчета к другой, инвариантными (неизменными) остаются: время; - размеры тела; - масса тела. Основу СТО составляют два постулата (принципа) Эйнштейна: Принцип относительности ─ все физические процессы во всех инерциальных системах отсчета протекают одинаково. Принцип инвариантности (постоянства) скорости света: скорость света в вакууме постоянна во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от движения источников и приемников света. СТО делает мир четырехмерным: к трем пространственным измерениям добавляется время. В СТО показано, что нельзя передать воздействие со скоростью, превышающей скорость света, а это делает невозможным нарушение причинно-следственных связей. 4 Общая теория относительностиОбщая теория относительности (ОТО) — физическая теория пространства-времени и тяготения, основана на экспериментальном принципе эквивалентности гравитационной и инерционной масс и предположении о линейности связи между массой и вызываемыми ею гравитационными эффектами. В ОТО указывается, что гравитационные эффекты вызываются не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространствевремени, а являются проявлениями деформаций самого пространствавремени, вызываемых локальным присутствием массы-энергии. Одна из основных проблем ОТО состоит в том, что в классическом виде она несовместима с квантовыми теориями поля, которые описывают фундаментальные физические взаимодействия. Другая проблема состоит в том, что, описывая гравитацию как искривление пространства-времени, ОТО отказывается от свойства однородности пространства-времени, а ведь именно на этом свойстве основываются законы сохранения энергии и импульса. Третья проблема ОТО, также связана с энергией, на этот раз с энергией самого гравитационного поля. Никаким выбором системы отсчета нельзя полностью уничтожить электромагнитное поле в точке, где с точки зрения другой системы отсчета оно не равно нулю. Самой большой претензией к ОТО считают то, что она допускает возникновение черных дыр, в центре которых находится физическая сингулярность (единственный, особенный). Большинство физиков убеждены, что появление бесконечностей в физической теории означает выход за границы ее применимости. Основным отличием пространства-времени общей теории относительности от пространства-времени специальной теории относительности является его искривление, кривизна, которая выражается тензорной величиной — тензором кривизны. Тензор – это «напряженный» объект линейной алгебры, линейно преобразующий элементы одного линейного пространства в элементы другого. Первыми предсказанными и проверенными экспериментальными следствиями общей теории относительности стали три классических эффекта: Три классических эффекта ОТО отклонение светового луча в гравитационном поле Солнца; гравитационное красное смещение или замедление времени в гравитационном поле; отклонение и запаздывание (эффект Шапиро) электромагнитных волн в гравитационном поле Солнца и Юпитера. В физике, гравитационное красное смещение — сдвиг спектральных линий химический элементов в красную (длинноволновую) сторону является проявлением эффекта изменения частоты испущенного некоторым источником света и по мере удаления от массивных объектов. Гравитационное красное смещение, у таких как звѐзды и черные дыры; наблюдается как сдвиг спектральных линий близких к массивным телам источников в красную область спектра. Свет, приходящий из областей с более слабым гравитационным полем, испытывает гравитационное синие смещение. |