Эйнштейн и его относительность пространства и времени

Федеральное агентство  по образованию

Санкт-Петербургский  государственный университет сервиса  и

экономики

Великолукский филиал

Кафедра математических и естественно-научных дисциплин

 

 

 

по дисциплине «Концепции современного естествознания»

на тему: «Эйнштейн и его относительность пространства и времени»

 

 

 

Выполнила: студентка  очного

отделения 1 курса

15 группы

«Менеджмент организации»

 

Проверила:

 

 

г. Великие Луки

2008

Содержание

 

 

Введение                                                                                                 3

 1.Альберт Эйнштейн. Биографическая справка.                               4            

 2.Создание специальной теории относительности                            6

 3.Релятивистские эффекты как следствия относительности             8

   пространства и времени

 

Заключение                                                                                             9

Список литературы                                                                               10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Специальная теория относительности, созданная в 1905 г. А. Эйнштейном содержала новый взгляд на пространство и время. СТО стала результатом обобщения и синтеза классической механики Галилея – Ньютона и электродинамики Максвелла – Лоренца. Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света, но без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к классической механике, которая, таким образом, оказывается ее частным случаем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Альберт Эйнштейн. Биографическая справка.

 

Альберт Эйнштейн создал частную и общую теорию относительности. Он – автор основополагающих трудов по квантовой теории света: ввел понятие фотона, установил законы фотоэффекта, основной закон фотохимии, предсказал индуцированное излучение, развил статистическую теорию броуновского движения, заложил основы теории флуктуаций, создал квантовую статистику Бозе-Эйнштейна.

Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 г. в Германии в маленьком  городке  Ульме. Когда мальчику исполнился один год, его родители перебрались в Мюнхен. В семь лет Альберта отправили в Муниципальную школу. Закончив шесть классов, он жил до осени 1895 года в Милане и учился самостоятельно.

В октябре 1896 года Эйнштейна  приняли в политехникум (высшее техническое училище в Цюрихе) на учительский факультет.

После окончания политехникума по рекомендации М. Гроссмана Эйнштейн был зачислен на должность эксперта третьего класса в федеральное бюро патентов в Берне. Там он проработал семь с лишним лет – с июля 1902 по октябрь 1909 г. В эти годы Эйнштейн стал крупнейшим  физиком-теоретиком. В 1904 г. он закончил и послал в журнал «Анналы физики» статьи, посвященные изучению вопросов статической механики и молекулярной теории теплоты. В 1905 г. эти статьи были напечатаны.

Весной 1909 г. Эйнштейн был  назначен экстраординарным профессором  теоретической физики Цюрихского университета. В 1914 г. Эйнштейна пригласили на должность  профессора Берлинского университета и одновременно доктора Физического института кайзера Вильгельма. В 1915 г. Эйнштейн завершил свой шедевр – общую теорию относительности.

В Германии Эйнштейн прожил до 1933 г., затем переехал в США.

2 августа 1939 г. Эйнштейн  обратился с письмом к президенту  США Франклину Рузвельту с предупреждением о возможности использования ядерного оружия фашистской Германией. Он писал о том, что исследования по расщеплению урана могут привести к созданию оружия огромной разрушительной силы.

Незадолго до смерти Эйнштейн стал одним из инициатором воззвания крупнейших ученых мира, обращенного к правительствам всех стран, с предупреждением об опасности применения водородной бомбы. Это воззвание стало началом движения, объединившего виднейших ученых в борьбе за мир.

18 апреля 1955 г. в 1 час 25 минут  Эйнштейн умер. Речей не было, прах ученого был предан огню в крематории Юинг-Симтери, пепел развеяли по ветру.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Создание специальной теории относительности

В сентябре 1905 г. в немецком журнале «Анналы физики» появилась работа А. Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел» Эйнштейн сформулировал основные положения специальной теории относительности, которая содержала новый взгляд на пространство и время.

До выхода в свет статьи «К электродинамике движущихся тел» Эйнштейн около 10 лет размышлял над проблемой влияния движения тел на электромагнитные явления. Он пришел к твердому убеждению о всеобщности принципа относительности, т.е. к выводу, что и в отношении электромагнитных явлений, а не только механических, все инерциальные системы координат совершенно равноправны. Кроме того, Эйнштейн был убежден в постоянстве скорости света во всех инерциальных системах отсчета. Он, по-видимому, еще в молодости пришел к выводу, что скорость распространения световой волны одинакова во всех инерциальных системах. Но одновременно действие этих двух принципов кажется невозможным. Налицо теоретический парадокс.

Как его разрешить? Скорость связывает понятия пространства и времени. Независимость скорости света от движения источника света требует пересмотра классических представлений о пространстве и времени. Из данного парадокса Эйнштейн находит выход, анализируя понятие одновременности. Результатом анализа является вывод об относительном характере этого понятия. В осознании относительности одновременности заключается вся суть специальной теории относительности, которая пересматривает понятия пространства и времени – основополагающие понятия всего естествознания.

В классической физике полагали, что можно запросто говорить об абсолютной одновременности события сразу во всех точках пространства. Эйнштейн убедительно показал неверность такого представления. О начинает с анализа вопроса, каким образом можно установить одновременность двух событий, происходящих в разных точках пространства. Для этого, делает он вывод, нужно иметь в точках часы, которые должны быть одинаково устроены и идти синхронно. Но как узнать, что двое часов, помещенных в различных местах пространства, идут синхронно; или, что то же самое, как узнать, что два события в различных точках пространства, например, на Земле и на Луне, происходят одновременно? Для достижения синхронности можно воспользоваться световыми сигналами, которые будут направляться из одной точки в другую, а потом возвращаться обратно. Если часы при этом будут показывать одинаковое время, значит, события в данных точках протекоют одновременно. Если бы свет распространялся мгновенно, проблемы бы не существовало. Но так как свет обладает конечной скоростью, сигналы в разных точках покажут разные результаты. Таким образом, события, одновременные для одного наблюдателя, окажутся неодновременными для другого. Следовательно, понятие одновременности относительно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Релятивистские эффекты как следствия относительности пространства и времени

Из нового понимания  одновременности вытекают важнейшие  выводы СТО, которые известны под  названием релятивистских эффектов. Относительными становятся не только скорости, траектории тел, как в классической механике, но и пространственно-временные характеристики тел, традиционно считавшиеся неизменными, - линейные размеры, масса и время протекания процессов. Оказывается, эти свойства зависят от скорости движения тел. Правда, эти изменения становятся заметными, если измерить их из другой системы, движущейся относительно первой системы с иной скоростью. При этом скорость движения наблюдаемой системы должна быть очень большой, сравнимой со скоростью света.

Релятивистские эффекты  – это изменения пространственно-временных  характеристик тел, заметные на больших скоростях, сравнимых со скоростью света.

Согласно принципу относительности  все процессы в инерциальных системах протекают одинаково, но если система является неинерциальной, то релятивистские эффекты можно заметить и измерить. Поэтому в качестве примера обычно берут воображаемый релятивистский корабль типа фотонной ракеты, летящей к далеким звездам. Неподвижный наблюдатель при этом сможет зафиксировать три релятивистских эффекта:

1. Сокращение линейных размеров тела в направлении его движения;
2. Увеличение массы быстродвижущихся тел;
3. Замедление времени в быстродвижущихся телах.

 

 

 

 

Заключение

Если бы были найдены  абсолютное пространство и время, то пришлось бы отказаться от принципа относительности, в соответствии с которым инерциальные системы равноправны.

Создатель теории относительности  сформулировал обобщенный принцип  относительности, который теперь распространяется и на электромагнитные явления, в  том числе и на движение света. Этот принцип гласит, что никакими физическими опытами, производимыми  внутри данной системы отсчета, нельзя установить различие между состояниями покоя и равномерного прямолинейного движения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

1. Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания: Учеб. пособие для вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. – 670с.
2. Лавриненко В.Н., Ратников В.П. Концепции современного естествознания: учебник для вузов/ Под ред. проф. В.Н. Лавриненко, проф. В.П. Ратникова. 3-е изд., перераб и доп. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 317 с.
3. Мусский С.А. 100 великих людей. – М.: Вече, 2007. – 480 с.
4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. – Изд. 3-е, перераб о доп. – М.: Альфа-М; ИНФРА – М, 2007. – 704 с.