Что такое частная теория

ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

— частный (спец.) случай теории относительности, в к-ром рассматриваются свойства пространства-времени в областях, где полями тяготения можно пренебречь (подробнее см. Относительности теория).

Смотреть что такое «ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ» в других словарях:

ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ — (специальная теория относительности) см. Относительности теория … Большой Энциклопедический словарь

частная теория относительности — (специальная теория относительности), см. Относительности теория. * * * ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (специальная теория относительности), см. Относительности теория (см. ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ) … Энциклопедический словарь

Частная теория относительности — Специальная теория относительности (СТО) (англ. special theory of relativity; частная теория относительности; релятивистская механика) теория, описывающая движение, законы механики и пространственно временные отношения, определяющие их, при… … Википедия

ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ — (специальная теория относительности), см. Относительности теория … Естествознание. Энциклопедический словарь

Теория относительности — Альберт Эйнштейн один из авторов теории относительности (1921 год) Теория относительности термин, введённый в 1906 году Максом Планком с целью показать, ка … Википедия

Специальная теория относительности — частная теория относительности, см. Относительности теория … Большая советская энциклопедия

СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ — (частная теория относительности), см. Относительности теория … Естествознание. Энциклопедический словарь

Специальная теория относительности — Почтовая марка с формулой E = mc2, посвящённая Альберту Эйнштейну, одному из создателей СТО. Специальная теор … Википедия

специальная теория относительности — (частная теория относительности), см. Относительности теория. * * * СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (частная теория относительности), см. Относительности теория (см. ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ) … Энциклопедический словарь

Источник

ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

(специальная теория относительности), см. Относительности теория.

Смотреть что такое «ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ» в других словарях:

ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ — специальная теория относительности; (см. ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983 … Физическая энциклопедия

ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ — (специальная теория относительности) см. Относительности теория … Большой Энциклопедический словарь

частная теория относительности — (специальная теория относительности), см. Относительности теория. * * * ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (специальная теория относительности), см. Относительности теория (см. ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ) … Энциклопедический словарь

Частная теория относительности — Специальная теория относительности (СТО) (англ. special theory of relativity; частная теория относительности; релятивистская механика) теория, описывающая движение, законы механики и пространственно временные отношения, определяющие их, при… … Википедия

Теория относительности — Альберт Эйнштейн один из авторов теории относительности (1921 год) Теория относительности термин, введённый в 1906 году Максом Планком с целью показать, ка … Википедия

Специальная теория относительности — частная теория относительности, см. Относительности теория … Большая советская энциклопедия

СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ — (частная теория относительности), см. Относительности теория … Естествознание. Энциклопедический словарь

Специальная теория относительности — Почтовая марка с формулой E = mc2, посвящённая Альберту Эйнштейну, одному из создателей СТО. Специальная теор … Википедия

специальная теория относительности — (частная теория относительности), см. Относительности теория. * * * СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (частная теория относительности), см. Относительности теория (см. ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ) … Энциклопедический словарь

Источник

Частные, или специальные, теории

Смотреть что такое «Частные, или специальные, теории» в других словарях:

Языкознание — лингвистика, языковедение, наука о Языке. Объектом Я. является строение, функционирование и историческое развитие языка, язык во всём объёме его свойств и функций. Однако в качестве непосредственного предмета Я. в разные эпохи выдвигались … Большая советская энциклопедия

Наказание — А. Общее понятие о Н.; субъект Н. Наказанием в самом общем смысле называется внешнее последствие, связываемое с нарушением запрета или приказа и составляющее для нарушителя чувствительное зло, принуждение, направленное против его воли. Под это… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Федеративная Республика Германии — ФРГ (Bundesrepublik Deutschland). I. Общие сведения ФРГ государство в Центральной Европе. Граничит с ГДР, Чехословакией, Австрией, Швейцарией, Францией, Люксембургом, Бельгией, Нидерландами, Данией. Омывается Сев. морем… … Большая советская энциклопедия

Социология — (франц. sociologie, от лат. socictas общество и греч. lógos слово, учение; буквально учение об обществе) наука об обществе как целостной системе и об отдельных социальных институтах, процессах и группах, рассматриваемых в их связи с… … Большая советская энциклопедия

Экспроприация — принудительное отчуждение частных имуществ, временное их занятие, установление сервитутов или ограничение прав на них в интересах общественной или государственной пользы. Когда настоятельная государственная или общественная потребность… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Медицина — I Медицина Медицина система научных знаний и практической деятельности, целями которой являются укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Для выполнения этих задач М. изучает строение и… … Медицинская энциклопедия

Соединённые Штаты Америки — (США) (United States of America, USA). I. Общие сведения США государство в Северной Америке. Площадь 9,4 млн. км2. Население 216 млн. чел. (1976, оценка). Столица г. Вашингтон. В административном отношении территория США … Большая советская энциклопедия

Франция — (France) Французская Республика (République Française). I. Общие сведения Ф. государство в Западной Европе. На С. территория Ф. омывается Северным морем, проливами Па де Кале и Ла Манш, на З. Бискайским заливом… … Большая советская энциклопедия

Российская Советская Федеративная Социалистическая Республика — РСФСР. I. Общие сведения РСФСР образована 25 октября (7 ноября) 1917. Граничит на С. З. с Норвегией и Финляндией, на З. с Польшей, на Ю. В. с Китаем, МНР и КНДР, а также с союзными республиками, входящими в состав СССР: на З. с… … Большая советская энциклопедия

Александр II (часть 2, XIII-XIX) — XIII. Дела внутренние (1866—1871). 4 го апреля 1866 года, в четвертом часу дня, Император Александр, после обычной прогулки в Летнем саду, садился в коляску, когда неизвестный человек выстрелил в него из пистолета. В эту минуту, стоявший в… … Большая биографическая энциклопедия

Железные дороги — I I. История развития железных дорог. Ж. дорога, в том виде, в каком она существует теперь, изобретена не сразу. Три элемента, ее составляющие, рельсовый путь, перевозочные средства и двигательная сила прошли каждый отдельную стадию развития,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Источник

Частная теория относительности

Специа́льная тео́рия относи́тельности (СТО) (англ. special theory of relativity; ча́стная тео́рия относи́тельности; релятивистская механика) — теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения, определяющие их, при скоростях движения, близких к скорости света. В рамках специальной теории относительности классическая механика Ньютона является приближением низких скоростей. Обобщение СТО для гравитационных полей образует общую теорию относительности.

Отклонения в протекании физических процессов, описываемые теорией относительности, от эффектов, предсказываемых классической механикой, называют релятивистскими эффектами, скорости, при которых такие эффекты становятся существенными — релятивистскими скоростями.

Содержание

Создание СТО

Предпосылкой к созданию теории относительности явилось развитие в XIX веке электродинамики. Результатом обобщения и теоретического осмысления экспериментальных фактов и закономерностей в областях электричества и магнетизма стали уравнения Максвелла, описывающие эволюцию электромагнитного поля и его взаимодействие с зарядами и токами.

Другим следствием развития электродинамики стал переход от ньютоновской концепции дальнодействия, согласно которой взаимодействующие на расстоянии тела воздействуют друг на друга через пустоту, причём взаимодействие осуществляется с бесконечной скоростью, то есть «мгновенно» к концепции близкодействия, предложенной Майклом Фарадеем, в которой взаимодействие передаётся с помощью промежуточных агентов — полей, заполняющих пространство — и при этом встал вопрос о скоростях распространения как взаимодействий, переносимых полями, так и самих полей. Скорость распространения электромагнитного поля в пустоте вытекала из уравнений Максвелла и оказалась постоянной и равной скорости света.

Однако в связи с этим встал вопрос — относительно чего постоянна скорость света? В максвелловой электродинамике скорость распространения электромагнитных волн оказалась не зависящей от скоростей движения как источника этих волн, так и наблюдателя. Аналогичной оказалась и ситуация с магнитостатическими решениями, вытекающими из уравнений Максвелла: статические магнитные поля и силы Лоренца, действующие на движущиеся в магнитных полях заряды, зависят от скоростей зарядов по отношению к наблюдателю, то есть уравнения Максвелла оказались неинвариантными относительно принципа относительности и преобразований Галилея — что противоречило ньютоновской концепции абсолютного пространства классической механики.

Специальная теория относительности была разработана в начале XX века усилиями Г. А. Лоренца, А. Пуанкаре и А. Эйнштейна, см. ниже исторический очерк. Экспериментальной основой для создания СТО послужил опыт Майкельсона, который дал результат измерения, неожиданный для классической физики своего времени: независимость скорости света от системы отсчёта. Попытка проинтерпретировать этот результат в начале XX века вылилась в пересмотр классических представлений не только электромагнетизма, но и всей механики вообще, и привела к созданию релятивистских физических теорий.

Постулаты Эйнштейна

СТО полностью выводится на физическом уровне строгости из трёх постулатов (предположений):

Формулировка второго постулата может быть шире: «Скорость света постоянна во всех инерциальных системах отсчёта», но для вывода СТО достаточно его исходной формулировки Эйнштейном, записанной выше. Приписывание постулатов Эйнштейну правомерно в той степени, что до его работы эти уже сформулированные отдельно друг от друга (в частности, А. Пуанкаре) утверждения в совокупности явным образом никем не рассматривались.

Иногда в постулаты СТО также добавляют условие синхронизации часов по А. Эйнштейну, но принципиального значения оно не имеет: при других условиях синхронизации лишь усложняется математическое описание экспериментальной ситуации без изменения предсказываемых и измеряемых эффектов (см. по этому поводу работы в списке литературы).

Тем не менее, опора на достижения экспериментальной физики позволяет утверждать, что в пределах своей области применимости — при пренебрежении эффектами гравитационного взаимодействия тел — СТО является справедливой с очень высокой степенью точности (до 10 −12 и выше) (см. список литературы). По меткому замечанию Л. Пэйджа, «в наш век электричества вращающийся якорь каждого генератора и каждого электромотора неустанно провозглашает справедливость теории относительности — нужно лишь уметь слушать».

Сущность СТО

Следствием постулатов СТО являются преобразования Лоренца, заменяющие собой преобразования Галилея для нерелятивистского, «классического» движения. Эти преобразования связывают между собой координаты и времена одних и тех же событий, наблюдаемых из различных инерциальных систем отсчёта.

При движении с околосветовыми скоростями видоизменяются также и законы динамики. Так, можно вывести, что второй закон Ньютона, связывающий силу и ускорение, должен быть модифицирован при скоростях тел, близких к скорости света. Кроме того, можно показать, что и выражение для импульса и кинетической энергии тела уже имеет более сложную зависимость от скорости, чем в нерелятивистском случае.

Специальная теория относительности получила многочисленные подтверждения на опыте и является безусловно верной теорией в своей области применимости.

Четырёхмерный континуум — пространство-время

С математической точки зрения, непривычные свойства СТО можно интерпретировать как результат того, что время и пространство не являются независимыми понятиями, а образуют пространство-время Минковского, которое является псевдоевклидовым пространством. Вращения базиса в этом четырёхмерном пространстве-времени, смешивающие временную и пространственные координаты 4-векторов, выглядят для нас как переход в движущуюся систему отсчета и похожи на вращения в обычном трёхмерном пространстве. При этом естественно изменяются проекции четырёхмерных интервалов между определёнными событиями на временную и пространственные оси системы отсчёта, что и порождает релятивистские эффекты изменения временных и пространственных интервалов. Именно инвариантная структура этого пространства, задаваемая постулатами СТО, не меняется при переходах от одного условия синхронизации часов к другому, и гарантирует независимость результатов экспериментов от принятого условия.

Аналог расстояния между событиями в пространстве Минковского, называемый интервалом, при введении наиболее простых координат, аналогичных декартовым координатам трёхмерного пространства, даётся выражением

Обратите внимание: «квадрат расстояния» между двумя разными событиями может быть не только положительным, но и отрицательным и даже нулём. Именно незнакоопределённость метрики определяет свойства пространства-времени, делая его геометрию псевдоевклидовой (см. напр. световой конус).

Отношения теории относительности с другими физическими понятиями

Гравитация

Следует также заметить, что специальная теория относительности перестает работать в масштабах всей Вселенной, требуя замены на ОТО.

Классическая механика

Теория относительности входит в существенное противоречие с некоторыми аспектами классической механики. Например, парадокс Эренфеста показывает несовместимость СТО с понятием абсолютно твёрдого тела. Надо отметить, что даже в классической физике предполагается, что механическое воздействие на твёрдое тело распространяется со скоростью звука, а отнюдь не с бесконечной (как должно быть в воображаемой абсолютно твёрдой среде).

Квантовая механика

Специальная теория относительности (в отличие от общей) полностью совместима с квантовой механикой. Их синтезом является квантовая теория поля. Более того, такое квантовомеханическое явление как спин без привлечения теории относительности не имеет разумного объяснения. Однако, обе теории вполне независимы друг от друга. Возможно построение как квантовой механики, основанной на нерелятивистском принципе относительности Галилея (см. уравнение Шрёдингера), так и теорий на основе СТО, полностью игнорирующих квантовые эффекты.

Развитие квантовой теории всё ещё продолжается, и многие физики считают, что будущая полная теория ответит на все вопросы, имеющие физический смысл, и даст в пределах как СТО в сочетании с квантовой теорией поля, так и ОТО. Скорее всего СТО ожидает такая же судьба, как и механику Ньютона — будут точно очерчены пределы её применимости. В то же время такая максимально общая теория пока является очень отдалённой перспективой.

Эффекты СТО

Замедление времени

Время в движущейся системе отсчёта течёт медленнее:

С этим эффектом связан так называемый парадокс близнецов.

Сокращение линейных размеров

Линейные размеры тел в движущейся системе отсчёта сокращаются:

, для длины. , для объёма.

Такое сокращение размеров ещё называют лоренцевым сокращением.

О Релятивистской массе

Релятивистская масса движущегося объекта больше массы покоя:

Однако, в современной физической литературе по СТО m — масса частицы (инвариантная масса) не зависит от скорости, являясь инвариантом относительно преобразований Лоренца, и является величиной неаддитивной. В данной формуле речь идёт о так называемой «релятивистской массе», которая возрастает с увеличением скорости. «Утяжеление» следует понимать лишь условно. В современной физической литературе понятие «релятивистской массы» не используется, хотя встречается в ранних работах по теории относительности.

Подробнее смотри статью Окуня Л. Б. «Понятие массы» в УФН, 1989, Выпуск 7. стр.511-530. http://www.ufn.ru/ufn89/ufn89_7/Russian/r897f.pdf

Исторический очерк

В 1728 году английский астроном Брэдли открыл аберрацию света: все звёзды описывают на небосводе малые круги с периодом в один год. С точки зрения эфирной теории света это означало, что эфир неподвижен, и его кажущееся смещение (при движении Земли вокруг Солнца) по принципу суперпозиции отклоняет изображения звёзд. Френель, однако, допускал, что внутри вещества эфир частично увлекается. Эта точка зрения, казалось, нашла подтверждение в опытах Физо, который обнаружил, что скорость света в воде зависит от направления её движения: вдоль течения скорость света больше, чем против течения.

Максвелл в 1868 году предложил схему решающего опыта, который после изобретения интерферометра смог осуществить в 1881 году американский физик Майкельсон. Позже Майкельсон и Эдуард Морли повторили опыт несколько раз с возрастающей точностью, но результат был неизменно отрицательным — «эфирного ветра» не существовало.

В 1892 году Лоренц и (независимо от него) Джордж Фитцджеральд предположили, что эфир неподвижен, а длина любого тела сокращается в направлении его движения. Одновременно изучался вопрос, при каких преобразованиях координат уравнения Максвелла инвариантны. Правильные формулы впервые выписали Лармор (1900) и Пуанкаре (1905), последний доказал их групповые свойства и предложил назвать преобразованиями Лоренца.

Под влиянием критики Пуанкаре Лоренц в 1904 году предложил новый вариант своей теории. В ней он предположил, что при больших скоростях механика Ньютона нуждается в поправках. В 1905 году Пуанкаре далеко развил эти идеи в статье «О динамике электрона». Предварительный вариант статьи появился в 1895 году в Comptes Rendus, развёрнутый был закончен в июле 1905 года, опубликован в январе 1906 года, почему-то в малоизвестном итальянском математическом журнале.

Таким образом, в начале XX века существовали две несовместимые кинематики: классическая, с преобразованиями Галилея, и электромагнитная, с преобразованиями Лоренца. Эйнштейн, размышляя на эти темы, предположил, что первая есть приближённый случай второй для малых скоростей, а то, что считалось свойствами эфира, есть на деле проявление объективных свойств пространства и времени. [2] Эйнштейн пришёл к выводу, что нелепо привлекать понятие эфира только для того, чтобы доказать невозможность его наблюдения. В своей основополагающей статье «К электродинамике движущихся сред» (1905) он предложил два постулата: специальный принцип относительности и постоянство скорости света; из них без труда выводятся лоренцево сокращение, формулы преобразования Лоренца, относительность одновременности, ненужность эфира, новая формула суммирования скоростей, возрастание инерции со скоростью и т. д. В последующих работах появилась и формула E₀ = mc 2 — масса определяется энергией покоя.

Часть учёных сразу приняли СТО: Планк (1906) и сам Эйнштейн (1907) построили релятивистскую динамику и термодинамику. Минковский в 1907 году представил математическую модель кинематики СТО, в которой преобразования Лоренца вытекают из геометрии четырёхмерного псевдоевклидова пространства: в пространства Минковского лоренцевы преобразования являются преобразовании при поворотах координат.

Были, однако, и критики новых концепций. Они указывали на то, что теория относительности не предсказывает новых фактов, которые можно проверить экспериментально, и ничем не лучше теории Лоренца. Появились попытки найти в СТО внутренние противоречия. Концепцию эфира продолжали поддерживать Дж. Дж. Томсон, Ленард, Лодж и другие известные физики. Сам Лоренц прекратил критику СТО только к концу жизни; свои разногласия с теорией относительности он сам сформулировал так: [3]

Основная причина, по которой я не смог предложить теории относительности, заключается в том, что я придерживался представления, будто лишь переменная t может считаться истинным временем, а предложенное мной местное время t‘ должно рассматриваться только в качестве вспомогательной математической величины.

С 1911 года Эйнштейн разрабатывал общую теорию относительности (ОТО), включающую гравитацию, на основе принципа эквивалентности, которую завершил в 1916 году.

Ряд экспериментов по проверке эффектов СТО и ОТО был проведен в конце XX века; их результаты находятся в полном согласии с теорией. Тем не менее исследования с целью найти границы применимости теории относительности продолжаются. [5]

Комментарии

Так же, как и в случае квантовой механики, многие предсказания теории относительности противоречат интуиции, кажутся невероятными и невозможными. Это, однако, не означает, что теория относительности неверна. В действительности, то, как мы видим (либо хотим видеть) окружающий нас мир и то, каким он является на самом деле, может сильно различаться. Уже больше века учёные всего мира пробуют опровергнуть СТО. Ни одна из этих попыток не смогла найти ни малейшего изъяна в теории. О том, что теория верна математически, свидетельствует строгая математическая форма и чёткость всех формулировок.

Литература

Работы основоположников

Доп. литература

Разное

Ссылки

Примечания

Полезное

Смотреть что такое «Частная теория относительности» в других словарях:

ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ — специальная теория относительности; (см. ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983 … Физическая энциклопедия

ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ — (специальная теория относительности) см. Относительности теория … Большой Энциклопедический словарь

частная теория относительности — (специальная теория относительности), см. Относительности теория. * * * ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (специальная теория относительности), см. Относительности теория (см. ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ) … Энциклопедический словарь

ЧАСТНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ — (специальная теория относительности), см. Относительности теория … Естествознание. Энциклопедический словарь

Теория относительности — Альберт Эйнштейн один из авторов теории относительности (1921 год) Теория относительности термин, введённый в 1906 году Максом Планком с целью показать, ка … Википедия

Специальная теория относительности — частная теория относительности, см. Относительности теория … Большая советская энциклопедия

СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ — (частная теория относительности), см. Относительности теория … Естествознание. Энциклопедический словарь

Специальная теория относительности — Почтовая марка с формулой E = mc2, посвящённая Альберту Эйнштейну, одному из создателей СТО. Специальная теор … Википедия

специальная теория относительности — (частная теория относительности), см. Относительности теория. * * * СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ (частная теория относительности), см. Относительности теория (см. ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ) … Энциклопедический словарь

Источник