Презентация на тему Концепция современного естествознания

к моменту ее создания явления природы, была механика Ньютона

в основе которой лежали
Принцип относительности Галилея.
Во всех ИСО механические процессы протекают одинаково.
Преобразования координат и скорости Галилея.


- инвариантность длины, времени и ускорения относительно преобразований Галилея.

должна основываться на небольшом числе постулатов;
на базе этих

постулатов (законов) можно делать различные выводы и предположения.
теория должна допускать проверку опытом.
Теория существует до тех пор, пока не находятся такие явления, которые невозможно объяснить с помощью её системы постулатов. Тогда создается новая система постулатов, объясняющая все явления природы. Старая система постулатов остается лишь частным случаем новой.

–материальная среда, заполняет все пространство, частицы эфира переносят свет.
Проблема:

эфир оказывается избранной системой отсчета для всей Вселенной (противоречит принципу относительности Галилея).
Эфир не обнаружен экспериментально.

скоростью 30 км/с в «эфирном море».
В направлении движения

Земли скорость распространения света должна быть c-v, а в противоположном направлении c+v. Так как c=300000 км/с, то эффект изменения скорости очень мал.
В 1887 году Майкельсон и Морли предложили следующую схему эксперимента. В большой чаше с ртутью плавает бетонная плита, на которой смонтирована установка, состоящая из источника света, плоскопараллельной пластины и двух зеркал.
Наблюдая интерференционную картину, можно было зафиксировать изменение разности хода в половину длины волны.

движения Земли и перпендикулярно ему различны, то и времена

прохождения этих одинаковых расстояний будут различны. Интерференционная картина изменится при повороте установки относительно направления движения Земли.

Интерферометр

(эфирный ветер)–опровергнуто экспериментально
длина предмета уменьшается в направлении движения (Фитцжеральд)
время

тоже изменяется, при движении замедляется ход часов (Лоренц)

относительно преобразований Галилея
вращение орбиты Меркурия вокруг Солнца ( на

38’’за 100 лет, по современным данным – на 43’’ ).
необходимость в пересмотре классической механики Ньютона и создании новой теории

движущихся тел»
1905 г.
«Воображение важнее, чем знание».

инерциальные системы отсчета равноправны. Во всех инерциальных системах отсчета

не только механические, но и другие явления природы протекают одинаково.
Принцип постоянства скорости света (порождает принцип причинности). Во всех инерциальных системах отсчета скорость света в вакууме одинакова и равна 3·108 м/с.

и абсолютное, время абсолютное.
В СТО:
время и пространство

не являются независимыми понятиями, а образуют единый пространственно-временной континуум (четырехмерный).
СТО описывает ИСО, движущиеся с любыми скоростями ( в том числе со скоростями, близкими к скорости света).

движущихся отрезков
Замедление хода
движущихся часов

Релятивистский закон сложения скоростей

– события могут быть связаны причинно-следственной связью)
ΔS2

интервал
(Δl > cΔt – события не могут быть связаны причинно-следственной связью)

x=-ct

t x=ct y=0
Абс. будущее z=0
.А


Абс. O Абс. x
удаленное удаленное
. D . C
.B
Абс. прошлое

законы сохранения инвариантны по отношению к преобразованиям Лоренца



релятивистским инвариантом

является модуль вектора энергии-импульса, {iЕ/с, рx, py, pz.}

и потенциальной) энергия, называемая энергией покоя
E =

mc2
Масса и энергия непосредственно связаны друг с другом (образование и анигиляция электрон-позитронной пары, дефект масс).
Существование частицы с нулевой массой возможно, если она движется со скоростью света (фотон).

– ни механический, ни какой-либо другой – не дает

возможность отличить инертную массу от гравитационной
СО неразличимы, если одна движется равноускоренно, а другая покоится в однородном гравитационном поле
Ни один физический процесс не позволяет отличить эффект гравитации от эффекта ускорения

СО, если пространство является искривленным (геометрия Гаусса-Римана)
Пространство искривляется, а

время замедляется в присутствии объектов, имеющих массу
Масса Солнца так искривляет пространство-время, что, хотя Земля движется по прямой в четырехмерном пространстве, мы видим, что в нашем трехмерном пространстве она движется по круговой орбите. Орбиты планет, предсказываемые общей теорией относительности, почти совпадают с предсказаниями ньютоновской теории тяготения.

в четырехмерном пространстве-времени, но мы видим, что в нашем

трехмерном пространстве они движутся по искривленным траекториям.
Поверхность Земли есть искривленное двумерное пространство. Геодезическая на Земле является самым коротким путем между двумя точками
Гравитационное взаимодействие передается искривлением пространства-времени
Гравитационные волны создаются переменным гравитационным полем и неравномерным движением масс; распространяются со скоростью света.

и замедление времени в одну последовательную непротиворечивую теорию. Уравнения

ОТО позволяют определить, как искривлено пространство около данной массы.

орбиты Меркурия. Угол поворота орбиты, предсказанный Эйнштейном, и измеренный

совпали с точность до погрешности результата измерения.

расширение Вселенной («красное смещение»).
Луч света обладает энергией. Тогда на

луч света, проходящий вблизи планеты гравитационное поле планеты (например, Солнца) должно действовать с силой. В гравитационном поле луч света получает ускорение и искривляется.

но показал, что при малых скоростях они сводятся к

уравнениям Ньютона.
В 1915-1916 годах немецкий астроном Карл Шварцшильд решил уравнение Эйн-штейна для сферичес-кого распределения масс. При большой плотности материи

пространство искривляется так сильно, что становится похожим на воронку,
для прохождения по тоннелю нужны скорости больше скорости света.