Неклассическое естествознание Теория относительности

Август 31, 2022

Главная
Обществознание
Неклассическое естествознание Теория относительности

Содержание

2. Механистическая картина мира Первой теорией, которая объясняла все существующие к моменту ее создания явления природы, была
3. Механистическая картина мира Ньютон ввел в науку понятие теории теория должна основываться на небольшом числе постулатов;
4. Проблемы Механистической КМ распространение электромагнитных волн (света). Гипотеза эфира –материальная среда, заполняет все пространство, частицы эфира
5. Опыты по обнаружению эфира Земля движется вокруг Солнца со скоростью 30 км/с в «эфирном море». В
6. Опыт Майкельсона-Морли (1887) Если скорости распространения света по направлению движения Земли и перпендикулярно ему различны, то
7. Объяснения результатов опыта Майкельсона-Морли Земля неподвижна Эфир увлекается Землей (эфирный ветер)–опровергнуто экспериментально длина предмета уменьшается в
8. Проблемы Механистической КМ несостоятельность гипотезы эфира уравнения Максвелла не инвариантны относительно преобразований Галилея вращение орбиты Меркурия
9. Специальная теория относительности Альберт Эйнштейн (1879 -1955) «К электродинамике движущихся тел» 1905 г. «Воображение важнее, чем
10. Постулаты Специальной теории относительности (СТО) Принцип относительности. Все инерциальные системы отсчета равноправны. Во всех инерциальных системах
11. Специальная теория относительности Преобразования Лоренца К ? K’
12. Специальная теория относительности В классической механике: пространство пустое и абсолютное, время абсолютное. В СТО: время и
13. Следствия из преобразований Лоренца Сокращение длин движущихся отрезков Замедление хода движущихся часов Релятивистский закон сложения скоростей
14. Инварианты СТО Четырехмерный вектор Минковского {ict,x,y,z} Интервал ΔS2=const ΔS2>0 – временеподобный интервал (Δl ΔS2 (Δl >
15. Специальная теория относительности x=-ct t x=ct y=0 Абс. будущее z=0 .А Абс. O Абс. x удаленное
17. Инварианты СТО выражения для импульса и энергии, при которых законы сохранения инвариантны по отношению к преобразованиям
18. Масса в СТО В СТО возникает дополнительная (кроме кинетической и потенциальной) энергия, называемая энергией покоя E
19. Общая теория относительности (ОТО) принцип эквивалентности (сильный): Никакой эксперимент – ни механический, ни какой-либо другой –
20. Общая теория относительности (ОТО) Реальное гравитационное поле эквивалентно ускоренным СО, если пространство является искривленным (геометрия Гаусса-Римана)
21. Общая теория относительности (ОТО) Тела всегда перемещаются по прямым в четырехмерном пространстве-времени, но мы видим, что
22. Общая теория относительности (ОТО) ОТО объединяет тяготение, искривление пространство и замедление времени в одну последовательную непротиворечивую
23. Экспериментальное подтверждение ОТО С помощью ОТО Эйнштейн рассчитал прецессию орбиты Меркурия. Угол поворота орбиты, предсказанный Эйнштейном,
24. Экспериментальное подтверждение ОТО Из уравнений ОТО следует расширение Вселенной («красное смещение»). Луч света обладает энергией. Тогда
25. Экспериментальное подтверждение ОТО Решения своих уравнений Эйнштейн не нашел, но показал, что при малых скоростях они
27. Скачать презентацию

Слайд 2

Механистическая картина мира
Первой теорией, которая объясняла все существующие 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.

Слайд 3

Механистическая картина мира
Ньютон ввел в науку понятие теории
теория 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.

Слайд 4

Проблемы Механистической КМ
распространение электромагнитных волн (света). Гипотеза эфира –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.

Слайд 5

Опыты по обнаружению эфира
Земля движется вокруг Солнца со 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.

Слайд 6

Опыт Майкельсона-Морли (1887)
Если скорости распространения света по направлению 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

Слайд 7

Объяснения результатов опыта Майкельсона-Морли
Земля неподвижна
Эфир увлекается Землей (эфирный ветер)–опровергнуто экспериментально
длина

предмета уменьшается в направлении движения (Фитцжеральд)
время тоже изменяется, при движении замедляется ход часов (Лоренц)

Слайд 8

Проблемы Механистической КМ
несостоятельность гипотезы эфира
уравнения Максвелла не инвариантны 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

Слайд 9

Специальная теория относительности
Альберт Эйнштейн (1879 -1955)
«К электродинамике движущихся тел»
1905

г.
«Воображение важнее, чем знание».

Слайд 10

Постулаты Специальной теории относительности (СТО)
Принцип относительности. Все 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.

Слайд 11

Специальная теория относительности
Преобразования Лоренца К ? K’

Слайд 12

Специальная теория относительности
В классической механике:
пространство пустое 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).

Слайд 13

Следствия из преобразований Лоренца
Сокращение длин
движущихся отрезков
Замедление хода

движущихся часов
Релятивистский закон сложения скоростей

Слайд 14

Инварианты СТО
Четырехмерный вектор Минковского
{ict,x,y,z}
Интервал
ΔS2=const
ΔS2>0 – временеподобный интервал
(Δl

быть связаны причинно-следственной связью)
ΔS2<0 – пространственноподобный интервал
(Δl > cΔt – события не могут быть связаны причинно-следственной связью)

Слайд 15

Специальная теория относительности
x=-ct t x=ct y=0
Абс. будущее z=0
.А
Абс.

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

Слайд 16

Слайд 17

Инварианты СТО
выражения для импульса и энергии, при которых законы сохранения инвариантны

по отношению к преобразованиям Лоренца
релятивистским инвариантом является модуль вектора энергии-импульса, {iЕ/с, рx, py, pz.}

Слайд 18

Масса в СТО
В СТО возникает дополнительная (кроме кинетической 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).

Слайд 19

Общая теория относительности (ОТО)
принцип эквивалентности (сильный): Никакой эксперимент – 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

Слайд 20

Общая теория относительности (ОТО)
Реальное гравитационное поле эквивалентно ускоренным 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.

Слайд 21

Общая теория относительности (ОТО)
Тела всегда перемещаются по прямым 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.

Слайд 22

Общая теория относительности (ОТО)
ОТО объединяет тяготение, искривление пространство и замедление времени

в одну последовательную непротиворечивую теорию. Уравнения ОТО позволяют определить, как искривлено пространство около данной массы.

Слайд 23

Экспериментальное подтверждение ОТО
С помощью ОТО Эйнштейн рассчитал прецессию орбиты Меркурия. Угол

поворота орбиты, предсказанный Эйнштейном, и измеренный совпали с точность до погрешности результата измерения.

Слайд 24

Экспериментальное подтверждение ОТО
Из уравнений ОТО следует 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.

Слайд 25

Экспериментальное подтверждение ОТО
Решения своих уравнений Эйнштейн не нашел, 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.

Неклассическое естествознание Теория относительности

Содержание

Механистическая картина мираПервой теорией, которая объясняла все существующие к моменту ее

Механистическая картина мираНьютон ввел в науку понятие теориитеория должна основываться на

Проблемы Механистической КМраспространение электромагнитных волн (света). Гипотеза эфира –материальная среда, заполняет

Опыты по обнаружению эфираЗемля движется вокруг Солнца со скоростью 30 км/с

Опыт Майкельсона-Морли (1887)Если скорости распространения света по направлению движения Земли и

Объяснения результатов опыта Майкельсона-Морли Земля неподвижнаЭфир увлекается Землей (эфирный ветер)–опровергнуто экспериментальнодлина

Проблемы Механистической КМнесостоятельность гипотезы эфирауравнения Максвелла не инвариантны относительно преобразований Галилеявращение

Специальная теория относительностиАльберт Эйнштейн (1879 -1955) «К электродинамике движущихся тел» 1905

Постулаты Специальной теории относительности (СТО) Принцип относительности. Все инерциальные системы отсчета

Специальная теория относительностиПреобразования Лоренца К ? K’

Специальная теория относительностиВ классической механике: пространство пустое и абсолютное, время абсолютное.В

Следствия из преобразований ЛоренцаСокращение длин движущихся отрезков Замедление хода

Инварианты СТОЧетырехмерный вектор Минковского {ict,x,y,z}ИнтервалΔS2=constΔS2>0 – временеподобный интервал(Δl

Специальная теория относительности x=-ct t x=ct y=0 Абс. будущее z=0 .ААбс.

Инварианты СТОвыражения для импульса и энергии, при которых законы сохранения инвариантны

Масса в СТОВ СТО возникает дополнительная (кроме кинетической и потенциальной) энергия,

Общая теория относительности (ОТО)принцип эквивалентности (сильный): Никакой эксперимент – ни механический,

Общая теория относительности (ОТО)Реальное гравитационное поле эквивалентно ускоренным СО, если пространство

Общая теория относительности (ОТО)Тела всегда перемещаются по прямым в четырехмерном пространстве-времени,

Общая теория относительности (ОТО)ОТО объединяет тяготение, искривление пространство и замедление времени

Экспериментальное подтверждение ОТОС помощью ОТО Эйнштейн рассчитал прецессию орбиты Меркурия. Угол

Экспериментальное подтверждение ОТО Из уравнений ОТО следует расширение Вселенной («красное

Экспериментальное подтверждение ОТОРешения своих уравнений Эйнштейн не нашел, но показал, что

Похожие презентации