Классические концепции ЕНКМ. Концепция мира событий

Концепция мира событий

Концепция мира событий (реализация идеи единства пространства и времени)

Понятие события (

Система отсчета -

Система координат + совокупность «местных» неподвижных часов

x

у

Если СО движется с большой скоростью (V сравнимо со скоростью света):

понятия

«Парадокс» μ – мезонов и замедление времени

μ – мезон в

Как это объяснить?

Какой из автомобилей раньше придет к финишу?

Разложение скорости на проекции

х

Если V =Vy , то скорость по

Событие -

В простейшем случае для описания события необходимо задать две координаты

В покое изменяется только одна координата -время
Если тело не изменяет своего

При перемещении тела

движение как бы «распределяется» между пространственным и временным измерениями

координата

Время

Полная скорость движения любого объекта в пространстве и во времени

Движущиеся в пространстве часы идут медленнее

Период неподвижных часов

Период движущихся часов

Знаменатель дроби

Чем больше его скорость, тем меньше tg α. По мере приближения

время

Координата увеличивается

Рассмотрим движение тела с некоторой нерелятивистской скоростью

время

Координата увеличивается

Время « течет»

Для тела, движущегося с большей скоростью,

время

Координата увеличивается

Время « течет»

По мере приближения скорости к скорости

Фотон движется в пустоте со скоростью С

время

Координата увеличивается

Время =0, оно

Если бы тело массой m перемещалось в пространстве со скоростью света

Научная фантастика

Парадокс близнецов

Рассуждаем дальше:

Если перемещающиеся в пространстве часы замедляют свой ход, то измеряемое

«Кажущееся» сокращение длины в направлении движения

Если бы самолет летел с

Новые относительные величины

События А и В происходят в одно ВРЕМЯ

Понятие «в одном месте» зависит от скорости системы отсчета

Х

время

А

В

События А и

Итак, в мире событий
не существует абсолютных представлений об одновременности и

Итак,

В мире больших скоростей неподвижный и движущийся наблюдатели воспринимают пространство и

ОДНАКО НЕЛЬЗЯ ПОЛАГАТЬ, ЧТО В МИРЕ СОБЫТИЙ НЕ СУЩЕСТВУЕТ ИНВАРИАНТНЫХ, Т.Е.

Создатель специальной теории относительности – А. Эйнштейн
1879-1955

Основные принципы СТО

Принцип относительности
Во всех СО, которые движутся равномерно и прямолинейно,:

Главная идея СТО

независимость скорости света от движения наблюдателя – неопровержимый

Проявление эффектов теории относительности

Магнитное поле электрического тока – релятивистский эффект
За счет

Проявление эффектов теории относительности

Влияние движения СО на электрическое и магнитное поле:

В мире событий изменяется правило преобразования скорости при переходе от одной

Изменяются также по сравнению с галилеевыми правила преобразования координат

Обобщение выражений для

импульса

энергия покоя mc2

Кинетическая энергия

полной энергии

Два электромагнитных импульса движутся навстречу друг другу вдоль оси Х. Найти

Поэтому при произвольных скоростях даже для движения по оси

Различные системы отсчета производят различное
«расщепление» единого четырехмерного пространства —

Универсальность константы с Данная величина определяет:

скорость ЭМИ в пустоте V =

Фундаментальность константы с

Данная величина существенна для всех видов материи - ЭМИ

с – имеет более глубокий смысл, чем только скорость света.

Ее

Концепция мира событий

Существует единый четырехмерный пространственно-временной мир событий, в котором:
Все

Концепция мира событий

Скорость света является предельно возможной скоростью движения материальных

Понятия «одновременно» и в «одном месте» не являются одинаковыми для всех

Значение теории относительности

До СТО - две самостоятельные теории, противоречащие друг другу:
Механика

Необходимость модификации Ньютоновской теории гравитации

Теория гравитации Ньютона основана на понятии

Чтобы разрешить это противоречие, необходимо вернуться к обсуждению самого понятия пространства

Пространство-время в присутствии массивных тел:

«Без материи нет и пространства.
Пространство есть

К понятию пространства

АЛФАВИТ: А Б В Г Д Е Ж З…Э

Согласно Лейбницу

Если из пространства убрать все объекты, оно стало бы

В присутствии малых масс - геометрия Евклида

аксиома параллельных

Сумма

Величие числа π

π = 3,141592653589793238462634385…
Оно формирует евклидову геометрию, которая справедлива для

Памятник великому числу π в Сиэтле перед зданием Музея искусств

В геометрии Евклида существуют плоские и кривые поверхности

Кривизна поверхности в евклидовом пространстве

Кривизна = 0

Кривизна > 0

Кривизна < 0

Пространство с нулевой кривизной - «плоское» пространство
В нем справедлива геометрия Евклида

Неевклидовы пространства имеют кривизну < 0 или > 0

Пространства-поверхности не

В искривленном пространстве

–- параллельные могут пересекаться

Дуга АВ - геодезическая

Кратчайшее расстояние между двумя точками на сфере (одной

В искривленном пространстве свободные тела движутся по кривым линиям

Самолеты экономят горючее: Кратчайший путь Нью-Йорк- Пекин

по геодезической

Батут с грузами– модель искривленного пространства

В СТО рассматриваются только движения с постоянными скоростями

Эти движения неотличимы от

Гравитация создает ускорение g и вызывает силу тяжести

Сила тяжести (гравитационная сила)

Ускорение свободного падения, создаваемое планетами, зависит от их массы , радиуса

Масса Земли 6 10 24 кг; радиус Земли 6,4 10 3

Можно ли «управлять» силой тяжести?

При резком подъёме в лифте нам

Можно ли создать «невесомость»

Если трос лифта оборвется, то лифт, весы и

Движение по окружности происходит с центростремительным ускорением
При движении по окружности кресло

Человек 1 измеряет длину окружности карусели линейкой длиной в радиус. В

При вращении карусели размер линейки в руках человека 1 сократится, и

Эйнштейн: принцип эквивалентности

ТЯГОТЕНИЕ

Движение в поле тяготения (с ускорением ) эквивалентно движению

Источник искривления пространства – массивные космические тела. Вблизи них пространство приобретает

Дж. Уиллер:
Масса управляет пространством, говоря ему, как искривляться, а пространство управляет

Сближение и расхождение геодезических – результат тяготения, источником которого служит масса.

Вблизи

Концепция пространства-времени в ОТО

Описание гравитационного взаимодействия между телами можно свести

Концепция пространства-времени в ОТО
Пространство-время оказываются локально искривленными
Вся материя, рассеянная в Космосе,

Гравитационная постоянная G

Определяет силу тяготения между объектами, имеющими массу.
Определяет кривизну пространства-времени,

При скоростях, сравнимых со скоростью света:

Отклонение светового луча вблизи Солнца – следствие локального искривления пространства

Наблюдения –

Смещение перигелия Меркурия

Смещение перигелия Меркурия

по Ньютону 244 000 лет

Наблюдения: Полный поворот орбиты за

архив

Электромагнитное излучение атомов

Атомные часы

Атомы одного сорта в пустоте излучают ЭМИ определенных частот -

Влияние гравитации на ход атомных часов

На высоте, в более слабом

Эффект «красного смещения»

На самом деле, частота фотона остается прежней. В

Наш мир – плоский или искривленный ?

Искривление – локально, вблизи массивных

АРХИВ

Сириус (α Большого Пса) – ярчайшая звезда нашего неба

Попробуем разобраться

Относительность парадокса близнецов

Расстояние до Сириуса 8,7 световых лет. 1 св.

Относительность парадокса близнецов

С другой стороны, космонавт может считать свой корабль

Относительность парадокса близнецов

Решение:
Ракета – неинерциальная система отсчета (меняет скорость

Мауриц Эшер 1898-1972, Нидерланды
Автопортрет (1929 г.)

Относительность
относительность

Предел круга

Бутылка Клейна

Пространство Калаби-Яу

Поверхность в четырехмерном пространстве, не имеющая краев

Модель бутылки Клейна в трёхмерном евклидовом пространстве,

взять бутылку с двумя

Эффект патефона

Для правильного воспроизведения скорость вращения пластинки должна равняться скорости