Учебная работа № /3430. «Реферат Предпосылки возникновения теории относительности

Выдержка из похожей работы

Специальная теория относительности (СТО) — 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,
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,
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,
Специальная теория относительности — теория, которая решает две основные задачи: во-первых, приспосабливает пространственно — временную метрику к уравнениям Максвелла, Это приводит к выработке новой «метрики» пространства — времени, где на смену евклидовой метрики, в которой пространства и время рассматриваются независимыми друг от друга и в которой пространственные и временные масштабы сохраняют неизменность по отдельности друг от друга в различных системах отсчета, приходит видоизмененная метрика, с пространственно-временным континуумом, называемым псевдоевклидовым пространством Минковского, в котором время эквивалентно пространственным координатам, играет роль четвертого измерения в этом континууме и в котором инвариантным относительно преобразований Лоренца является четырехмерный мировой интервал, И, во-вторых, применение этой новой «метрики» ко всей физики,
В дальнейшем все известные физические законы были записаны в четырехмерном формализме Минковского, что привело к созданию новой релятивистской (relativ — относительный) физической исследовательской программы, пришедшей на смену механистической исследовательской программе,

Глава 1, Преобразования Лоренца
§1, Различная запись преобразования Лоренца
Пусть координатные оси двух инерциальных систем отсчёта S и S’ параллельны друг другу, (t, x,y, z) — время и координаты некоторого события, наблюдаемого относительно системы S, а (t’,x’,y’,z’) — время и координаты того же события относительно системы S’, Если система S’ движется равномерно и прямолинейно со скоростью v относительно S, то справедливы преобразования Лоренца:
где c — скорость света, При скоростях много меньше скорости света преобразования Лоренца переходят в преобразования Галилея:
Подобный предельный переход является отражением принципа соответствия, согласно которому более общая теория (СТО) имеет своим предельным случаем менее общую теорию (в данном случае — классическую механику),
Преобразования Лоренца можно записать в векторном виде, когда скорость систем отсчёта направлена в произвольном направлении (не обязательно вдоль оси x):

Где — фактор Лоренца и — радиус-векторы события относительно систем S и S’,
§2, Следствия преобразований Лоренца
1, Сложение скоростей
Непосредственным следствием преобразований Лоренца является релятивистское правило сложения скоростей, Если некоторый объект имеет компоненты скорости относительно системы S и относительно S’, то между ними существует следующая связь:
В этих соотношениях относительна скорость движения систем отсчёта v направлена вдоль оси x, Релятивистское сложение скоростей, как и преобразования Лоренца, при малых скоростях переходит в классический закон сложения скоростей, Если объект движется со скоростью света вдоль оси x относительно системы S, то такая же скорость у него будет и относительно S’: Это означает, что скорость является инвариантной (одинаковой) во всех ИСО,
2, Замедление времени
Если часы неподвижны в системе S’, то для двух последовательных событий имеет место »