Релятивистская физика: теория относительности

Тема 6

Релятивистская физика: теория относительности

 

ПЛАН

Тема 6.................................................................................................................................................. 1

Релятивистская физика: теория относительности.................................. 1

1. Физика и редукционизм,............................................................................................... 1

1.1. Почему физика считается главной из естественных наук?............................................. 2

1.2. Почему законы физики являются «кирпичиками» познания?....................................... 2

2. Физика и наглядность.................................................................................................... 3

2.1. Какие обстоятельства мешают понять современную физику?....................................... 3

2.2. С чем связан прогресс в современной физике? Какова роль мысленного эксперимента? 4

2.3. Как происходила борьба за отказ от принципа непосредственной наглядности (Н. Коперник, Т. Браге, И. Кеплер)?....................................................................................................................... 6

2.4. Что нового внесла физика ХХ века в борьбу с принципом непосредственной наглядности? 7

3. Теория относительности................................................................................................ 8

3.1. Как формулируется принцип относительности Галилея?............................................... 8

3.2. Как стал формулироваться принцип относительности в ХХ веке?............................... 9

3.3. Как определяется относительность в теории относительности?.................................... 9

3.4. К какому парадоксу привели экспериментальные данные о постоянстве скорости света? 10

3.5. Что предложил Х. Лоренц, пытаясь разрешить этот парадокс?.................................. 11

3.6. К каким выводам пришел А. Эйнштейн в 1905 году?.................................................. 11

3.7. В соответствии с каким критерием была принята теория относительности А. Эйнштейна? 12

3.8. Как традиционно рассматривались в философии и классической механике пространство и время?..................................................................................................................................................... 12

3.9. Какой вывод следует из специальной теории

относительности (СТО)А. Эйнштейна?................................................................................. 13

3.10. Какие явления связаны в общей теории относительности (ОТО) А. Эйнштейна? Какой переворот в физике произвела эта теория?................................................................................................. 14

3.11. Какую роль, согласно ОТО, играют массы, создающие поле тяготения?................ 16

3.12. Что происходит с геометрией пространства при переходе к космическим масштабам? 16

3.13. В чем, согласно теории относительности А. Эйнштейна, выражается единство пространства и времени?.................................................................................................................................... 17

3.14. Как теория относительности связала массу и энергию?............................................. 17

3.15. Каковы постулаты, на которых основывется теория относительности, и ее следствия? 18

3.16. Были ли успешными попытки создать единую теорию поля?................................... 18

3.17. Что означает слово «понимать», по В. Гейзенбергу?.................................................. 19

 

Физика и редукционизм,

В этой теме мы дадим как бы моментальную фотографию современ­ного строения мира. Поможет нам одна из наиболее древних и фун­даментальных наук — физика [1].

 

Почему физика считается главной из естественных наук?

Физика — главная из естественных наук, поскольку:

1. В буквальном переводе с греческого слово «фюзис» означает «природа». Стало быть, физика — наука о природе.

2. Физика всегда считалась эталоном [2] научного знания. В каком смысле? Не в том, что она дает наиболее важное и истинное знание, а в том, что от­крывает истины, справедливые для всей Вселенной, о соотношении нескольких основных переменных. Ее универсальность обратно про­порциональна количеству переменных, которые она вводит в свои формулы.

3. Как атомы и кварки — «кирпичики» мироздания, так законы физики — «кирпичики» познания.

Физика и наглядность

Какие обстоятельства мешают понять современную физику?

Два обстоятельства мешают понять современную физику:

1. применение сложнейшего математического аппарата, который надо предварительно изучить. А. Эйнштейн [4] сделал удачную попыт­ку преодолеть эту трудность, написав учебник, в котором нет ни од­ной формулы.

2. невозможность создать наглядную модель совре­менных физических представлений: искривленноепространство, частицу, одновременно являющуюся волной и т. д. Выход из ситуа­ции прост — не надо и пытаться это сделать.

 

Так благодаря мысленным экспериментам стала возможной новая механистическая картина мира.

 

Как происходила борьба за отказ от принципа непосредственной наглядности (Н. Коперник, Т. Браге, И. Кеплер)?

Возможно на знаменитые мысленные эксперименты Галилея подвигло создание гелиоцентрической системы мира выдающимся польским ученым Николаем Коперником [10] (1473-1543), ставшее еще одним примером отказа от непосредственной наглядности. Главный труд Коперника «Об обращении небесных миров» подвел итог его на­блюдениям и размышлениям над этими вопросами в течение более 30 лет.

Датский астроном Тихо Браге [11] (1546-1601) ради спасения на­глядности выдвинул в 1588 году гипотезу, согласно которой вокруг Солнца вращаются все планеты за исключением Земли, последняя неподвижна и вокруг нее обращаются Солнце с планетами и Луна. И только Иоганн Кеплер [12] (1571-1630), установив три закона планетар­ных движений [13], носящих его имя (первые два - в 1609, третий — в 1618 г.) окончательно подтвердил справедливость учения Коперника.

 

Теория относительности

Тема 6

Релятивистская физика: теория относительности

 

ПЛАН

Тема 6.................................................................................................................................................. 1

Релятивистская физика: теория относительности.................................. 1

1. Физика и редукционизм,............................................................................................... 1

1.1. Почему физика считается главной из естественных наук?............................................. 2

1.2. Почему законы физики являются «кирпичиками» познания?....................................... 2

2. Физика и наглядность.................................................................................................... 3

2.1. Какие обстоятельства мешают понять современную физику?....................................... 3

2.2. С чем связан прогресс в современной физике? Какова роль мысленного эксперимента? 4

2.3. Как происходила борьба за отказ от принципа непосредственной наглядности (Н. Коперник, Т. Браге, И. Кеплер)?....................................................................................................................... 6

2.4. Что нового внесла физика ХХ века в борьбу с принципом непосредственной наглядности? 7

3. Теория относительности................................................................................................ 8

3.1. Как формулируется принцип относительности Галилея?............................................... 8

3.2. Как стал формулироваться принцип относительности в ХХ веке?............................... 9

3.3. Как определяется относительность в теории относительности?.................................... 9

3.4. К какому парадоксу привели экспериментальные данные о постоянстве скорости света? 10

3.5. Что предложил Х. Лоренц, пытаясь разрешить этот парадокс?.................................. 11

3.6. К каким выводам пришел А. Эйнштейн в 1905 году?.................................................. 11

3.7. В соответствии с каким критерием была принята теория относительности А. Эйнштейна? 12

3.8. Как традиционно рассматривались в философии и классической механике пространство и время?..................................................................................................................................................... 12

3.9. Какой вывод следует из специальной теории

относительности (СТО)А. Эйнштейна?................................................................................. 13

3.10. Какие явления связаны в общей теории относительности (ОТО) А. Эйнштейна? Какой переворот в физике произвела эта теория?................................................................................................. 14

3.11. Какую роль, согласно ОТО, играют массы, создающие поле тяготения?................ 16

3.12. Что происходит с геометрией пространства при переходе к космическим масштабам? 16

3.13. В чем, согласно теории относительности А. Эйнштейна, выражается единство пространства и времени?.................................................................................................................................... 17

3.14. Как теория относительности связала массу и энергию?............................................. 17

3.15. Каковы постулаты, на которых основывется теория относительности, и ее следствия? 18

3.16. Были ли успешными попытки создать единую теорию поля?................................... 18

3.17. Что означает слово «понимать», по В. Гейзенбергу?.................................................. 19

 

Физика и редукционизм,

В этой теме мы дадим как бы моментальную фотографию современ­ного строения мира. Поможет нам одна из наиболее древних и фун­даментальных наук — физика [1].