На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Теория относительности

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 09.08.2012. Сдан: 2011. Страниц: 8. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


СОДЕРЖАНИЕ 

 

ПОРТРЕТ

АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН

 
ВВЕДЕНИЕ

Такой человек может  быть понят, только если представить его как сцену, на которой разворачивалась борьба за вечную истину.
(Эйнштейн  о Ньютоне)
Альберт Эйнштейн, с именем которого связано завершение здания классической физики и одновременно открытие новых путей в науке, занимает в истории новейшего естествознания особое место. Научный революционер и один из «великих преобразователей естествознания», как назвал его Ленин, он стоит на рубеже старой и новой физики.
  Создав  теорию относительности, Эйнштейн творчески завершил классическую физику электромагнитного поля и одновременно заложил основы нового учения о пространстве, времени и тяготении. Своими работами по молекулярной физике он продолжил изыскания австрийского физика Людвига Болыдмана в области теплового движения и в значительной части завершил их. Замечательные исследования атомистической природы света, в которых Эйнштейн смело и последовательно развил гениальные идеи Макса Планка о дискретной структуре света, открыли эру атомной физики; одно из величайших событий этой эры — освобождение энергии атомного ядра — также было подготовлено работами Эйнштейна.
По тому значению, какое имели его работы для развития естественнонаучного мышления, Эйнштейна можно сравнить только с Кеплером и Ньютоном. Вместе с тем некоторые черты личности и судьбы Эйнштейна сближают его с Галилеем. Конечно, трагическое противоречие между на умной деятельностью Эйнштейна и его гуманистическими убеждениями, неизбежное в общественных условиях его времени, имело другой характер, чем то противоборство, в которое на три столетия ранее был вовлечен великий итальянец, однако оно оказало на немецкого ученого не менее глубокое и мощное воздействие.
  В силу особых условий его эпохи Альберт Эйнштейн отчетливее, чем многие другие исследователи, осознавал политическую роль естественных наук в буржуазном классовом обществе. Он вынужден был понять, как неразрывно связано в наше время изучение природы с общественной и политической жизнью: В течение всей своей жизни выступавший за мир и взаимопонимание между народами, Эйнштейн стал в конце ее относиться к себе чуть ли не как к преступнику по отношению к человечеству — ведь именно он своим открытием эквивалентности массы и энергии создал предпосылки для использования атомной энергии, а своими письмами к американскому президенту Рузвельту непосредственно способствовал принятию решения об изготовлении первых атомных бомб.
  Если  говорить об организации естественнонаучных исследований, то и в этом отношении Эйнштейн стоит на поворотном пункте истории науки. Создатель учения о световых квантах и теории относительности был одним из последних выдающихся естествоиспытателей-одиночек. На основе опыта собственных исследований он придерживался того мнения, что только «свободный индивидуум» может совершать открытия; самое большее, что можно сделать для ученого в плане организации,— это обеспечить ему свободу и благоприятные условия для работы.
Между тем обстоятельства изменились самым  кардинальным образом. В настоящее время едва ли возможно совершать открытия в физике иначе как в результате коллективной работы. Если в 1919 году, отвечая на вопрос — где находится его лаборатория, Эйнштейн мог указать на свой письменный прибор, то в настоящее время даже в области теоретической физики едва ли приходится рассчитывать на получение сколько-нибудь существенных результатов только с помощью карандаша. Наглядные доказательства этого широко известны. Так, в научно-исследовательских центрах мира созданы и продолжают создаваться гигантские лаборатории, без которых невозможно теперь решать теоретические проблемы физики элементарных частиц. Высказанная Эйнштейном в другой связи мысль, что подлинно ценное может создаваться лишь в результате совместных действий многих людей, оказалась верной и в отношении теоретических исследований.
  Заняв благодаря своей всемирной славе  уникальное положение, Эйнштейн оказался втянутым в классовые стычки начала нового века. Его общественная позиция определялась глубоким чувством ответственности, хотя, по собственному его признанию, ему, не ощущавшему потребности примыкать ни к отдельным людям, ни к коллективам, было нелегко нарушать то одиночество, которое соответствовало его натуре и в котором он нуждался как ученый, неизменно погруженный в размышления. Однако политическая обстановка вновь и вновь заставляла знаменитого ученого публично выражать свою точку зрения.
  Один  из величайших мыслителей во всей истории  естествознания Эйнштейн в то же время был решительным борцом за мир и гуманность. Страстное стремление к социальной справедливости и обостренное чувство ответственности перед обществом заставляли его принимать непосредственное участие в общественной и политической жизни народов., Подлинный смысл человеческой жизни заключался для него в служении обществу. Естествознание и политика переплетались друг с другом как в его сознании, так и в его деятельности. Хотя в политическом отношении Эйнштейн и не был столь последовательным, как его французские друзья Поль Ланжевен и Фредерик Жо-лио-Кюри, которые стали членами Коммунистической партии своей страны, все же создатель теории относительности принадлежал к числу наиболее прогрессивных естествоиспытателей, работавших в Германии в течение первой трети нашего века.
Эйнштейн  был философствующим физиком. Естествознание без теории познания, если вообще таковое мыслимо, казалось ему «примитивным и путаным». Философские проблемы занимали его уже с ранних лет. Он проштудировал сочинения известных философов, не примкнув, однако, ни к одной из философских школ. Как и политические суждения, которые были подчас слишком субъективными и обусловлены обстоятельствами текущего момента, так и философские взгляды Эйнштейна содержали много ошибочного.
Представляется   несомненным,   что   великий   физик   в молодости   прошел   школу   философского   идеализма. Однако,   с   другой   стороны,   не   следует   упускать   из виду, что именно Эйнштейну научная философия обязана   существенными   достижениями   в   области   теории познания.    В   своих   исследованиях   по   теоретической физике Эйнштейн впервые поставил проблему одновременности   пространственно   удаленных   друг   от   друга событий   (фундаментальное   значение   которой   для  теории познания именно он впервые осознал), проблему структуры   пространства — времени,   проблему  моделей Вселенной   и другие  важнейшие  проблемы  философии современного   естествознания.    Он    пытался    самостоятельно   решить   эти   проблемы   теми   теоретическими методами, которые были ему известны и которыми он располагал  в данных  обстоятельствах,  и показал себя при этом первоклассным, хотя и стихийным, диалектиком. Несмотря на то что в своем философском мышлении Эйнштейн не был материалистом-диалектиком и к диалектическому  материализму  относился  критически, как и ко всем прочим философским «измам», все же в некоторых существенных пунктах он стоял на позициях,    не    столь    далеких    от    философии,    основанной Марксом и Энгельсом.
  Это относится, например, к постоянно  выдвигавшемуся им требованию принципиального методического сомнения, направленного против любого рода самодовольства и самомнения, против любой некритической самоудовлетворенности достигнутыми результатами познания, которые считаются «достоверными». В течение всей своей долгой творческой жизни Эйнштейн практически следовал любимому девизу Маркса «Подвергай все сомнению!». Как удачно заметил один из его друзей, он относился к собственным решениям проблем обычно гораздо критичнее, чем его критики, а зачастую даже, чем его противники и враги.
   Честная и самокритичная позиция гениального  естествоиспытателя, согласно которой результаты, имеющие научное значение, могут быть получены лишь в рамках сделанных допущений, полностью согласуется с основным положением диалектического материализма в вопросе об истинности результатов нашей исследовательской деятельности. «Самым ценным результатом подобного высказывания,— писал в «Анти-Дюринге» Энгельс,— было бы лишь то, что оно настроило бы нас крайне недоверчиво к нашему нынешнему познанию...» Энгельс обосновывает необходимость такого скептицизма тем, что «мы,-по всей вероятности, находимся еще почти в самом начале человеческой истории, и поколения, которым придётся поправлять нас, будут, надо полагать, гораздо многочисленнее тех поколений, познания которых мы имеем возможность поправлять теперь, относясь к ним сплошь и рядом свысока» '. Так думал и Эйнштейн, причем он не делал исключения для результатов своих собственных размышлений.
  С величайшей непримиримостью Эйнштейн выступал против любых попыток канонизации в какой-либо форме естественнонаучных знаний и философских точек зрения, которая лишает возможности подвергнуть их критической проверке и тем самым препятствует дальнейшему творческому прогрессу. Как и Энгельс, он высмеивал самомнение некоторых мыслителей, которые полагают, что владеют последними, «окончательными», истинами. В первую очередь его насмешки были направлены против тех, кто пытался претендовать на роль непогрешимых авторитетов в области научного познания. Свою враждебность догмам и авторитетам Эйнштейн выразил следующим образом в одном из своих афоризмов: «Тот, кто пытается выступать в качестве авторитета в области истины и познания, терпит крушение под хохот богов».
  Но  при всем своем скептицизме Эйнштейн твердо и непоколебимо верил в конечную победу научной истины. Он был убежден, что истинное в конце концов пробьет себе дорогу, даже если временно оно терпит поражения. Будучи страстным противником войны и фашизма, он, конечно, знал — и доказал это своим личным примером,— что за победу политических истин нужно ожесточенно бороться.
  Эйнштейн  не сомневался в том, что принципы справедливости и человечности неразделимы. В оставшейся неоконченной рукописи, которую нашли в столике у его смертного ложа, имеются следующие строки:
  «Когда  речь идет об истине и справедливости, не существует различия между малыми и большими проблемами. Ибо самые общие точки зрения, относящиеся к поведению людей, нераздельны. Тому, кто в малых делах относится к истине несерьезно, нельзя доверять и в больших делах».
 

Происхождение названия “теория  относительности”

Название  “теория относительности” возникло из наименования основного принципа (постулата), положенного Пуанкаре и  Эйнштейном в основу из всех теоретических  построений новой теории пространства и времени.
Содержанием теории относительности является физическая теория пространства и времени, учитывающая существующую между ними взаимосвязь геометрического характера.
      Название  же “принцип относительности” или  “постулат относительности”, возникло как отрицание представления об абсолютной неподвижной системе отсчета, связанной с неподвижным эфиром, вводившимся для объяснения оптических и электродинамических явлений.
      Дело в том, что к началу двадцатого века у физиков, строивших теорию оптических и электромагнитных явлений по аналогии с теорией упругости, сложилось ложное представление о необходимости существования абсолютной неподвижной системы отсчета, связанной с электромагнитным эфиром. Зародилось, таким образом, представление об абсолютном движении относительно системы, связанной с эфиром, представление, противоречащее более ранним воззрениям классической механики (принцип относительности Галилея). Опыты Майкельсона и других физиков опровергли эту теорию “неподвижного эфира” и дали основание для формулировки противоположного утверждения, которое и получило название “принципа относительности”. Так это название вводится и обосновывается в первых работах Пуанкаре и Эйнштейна.
      Эйнштейн  пишет: “.. неудавшиеся попытки обнаружить движение Земли относительно “светоносной среды”  ведут к предположению, что не только в механике, но и  в электродинамике никакие свойства явлений не соответствуют понятию  абсолютного покоя, и даже более того,- к предположению, что для всех координатных систем, для которых справедливы уравнения механики, имеют место те же самые электродинамические и оптические законы, как это уже доказано для величин первого порядка. Мы намерены это положение (содержание которого в дальнейшем будет называться “принципом относительности”) превратить в предпосылку... “1 А вот что пишет Пуанкаре: “Эта невозможность показать опытным путем абсолютное движение Земли представляет закон природы; мы приходим к тому, чтобы принять этот закон, который мы назовем постулатом относительности, и примем его без оговорок.” 2
      Но  крупнейший советский теоретик Л. И. Мандельштам в своих лекциях  по теории относительности 3 разъяснял: “Название “принцип относительности” - одно из самых неудачных. Утверждается независимость явлений от неускоренного движения замкнутой системы. Это вводит в заблуждение многие умы” На неудачность названия указывал и один из творцов теории относительности, раскрывший ее содержание в четырехмерной геометрической форме, - Герман Минковский. В 1908 г. он утверждал: “... термин “постулат относительности” для требования инвариантности по отношению к группе , кажется мне слишком бедным. Так как смысл постулата сводится к тому, что в явлениях нам дается только четырехмерный в пространстве и времени мир, но что проекции этого мира на пространство и на время могут быть взяты с некоторым произволом, мне хотелось бы этому утверждению дать название: постулат абсолютного мира4
      Таким образом, мы видим, что названия “принцип относительности” и “теория относительности” не отражают истинного содержания теории. 
 

Теория  относительности, как  современная теория пространства-времени.

 
      Содержание  теории относительности, как четырехмерной  физической теории пространства и времени, впервые отчетливо было вскрыто Германом Минковским в 1908 г. Лишь опираясь на эти представления, Эйнштейн сумел в 1916 г. построить общую теорию пространства-времени, включающую явление гравитации (общая теория относительности).
      Основным  отличием представлений о пространстве и времени теории относительности от представлений ньютоновской физики является ограниченная взаимосвязь пространства и времени. Эта взаимосвязь раскрывается в формулах преобразования координат и времени при переходе от одной системе отсчета к другой (преобразования Лоренца)
      Вообще  каждое физическое явление протекает  в пространстве и времени и  не может быть изображено в нашем  сознании иначе, как в пространстве и во времени. Пространство и время  суть формы существования материи. Никакой материи не существует вне пространства и времени. Конкретным изображением пространства и времени является система отсчета, т.е. координатно-временное многообразие чисел составляющие воображаемую сетку и временную последовательность всех возможных пространственных и временных точек. Одно и то же пространство и время могут изображаться различными координатно-временными сетками (системами отсчета).
Вместо  чисел  пространство-время может изображаться числами причем эти числа не произвольны, а связаны с предыдущими совершенно определенного вида формулами преобразования, которые и выражают свойства пространства-времени.
      Итак, каждое возможное изображение пространства и времени можно связать с определенной системой отсчета, систему отсчета - с реальным телом, координаты - с конкретными точками тела, моменты времени с показаниями конкретных часов, расставленных в различных системах отсчета. Тело отсчета необходимо для проведения конкретных измерений пространственно-временных отношений.
      Не  следует однако отожествлять систему  отсчета с телом отсчета, как  это предполагают физики. Физики при  изображении явлений пользуются любыми системами отсчета, в том числе и такими с которыми невозможно связать какое-либо реальное тело. Основанием для такого выбора служит представление о полном равноправии всех мыслимых систем отсчета. Следовательно, выбор системы отсчета является лишь выбором способа изображения пространства и времени для отображения исследуемого явления.
      Если  выбраны две системы отсчета и , каждая из которых подобным образом изображает одно и то же пространство-время, то, как это установлено в теории относительности, координаты в системах и связаны так, что интервал , определяемый для двух разобщенных событий как
(a)
остается  одинаковым при переходе от Е к  Е’, т.е.
(b)
Иначе говоря, является инвариантом преобразований Лоренца, связывающих координаты и время в и : , (c)
Из (c), так  же как из (a) и (b), следует относительность одновременности пространственно разобщенных событий, т.е. для двух событий, в системе движущейся со скоростью , будем иметь (d)
В этих свойствах пространственно-временных  координат и отражается существо новых представлений о пространстве и времени, связанных в единое геометрического типа многообразие, многообразие с особой, определяемой (а) и (b) четырехмерной псевдоевклидовой геометрией, геометрией, в которой время тесно связано с пространством и не может рассматриваться независимо от последнего, как это видно из (d).
      Из  этих же представлений вытекают важнейшие  следствия для законов природы, выражаемые в требовании ковариантности (т.е. неизменяемости формы) любых физических процессов по отношению к преобразованиям четырехмерных пространственно-временных координат. В требовании также отражается представление о пространстве-времени как о едином четырехмерном многообразии. Так представляют себе физики, конкретно применяющие теорию относительности, ее реальное содержание. При этом понятие относительности приобретает лишь смысл возможной множественности пространственно-временных изображений явлений при абсолютности содержания, т.е. законов природы.
 

Постулаты Эйнштейна.

Преобразования  Лоренца, отражающие свойства пространства-времени, были выведены Эйнштейном, исходя из 2 постулатов:  принципа относительности и принципа постоянства скорости света.
      1. Законы, по которым изменяются  состояния физических систем, не  зависят от того, к которой  из двух координатных систем, находящихся относительно друг друга в равномерном поступательном движении, эти изменения состояния относятся.
      2. Каждый луч света движется  в “покоящейся” системе координат  с определенной скоростью  , независимо от того, испускается ли этот луч света покоящимся или движущимся телом.
      Значение  этих постулатов для дальнейшего  развития теории пространства-времени  состояло в том, что их принятие прежде всего означало отказ от старых представлений  о пространстве и времени, как  о многообразиях, не связанных органически друг с другом.
      Принцип относительности сам по себе не представлял  чего-либо абсолютно нового, т.к. он содержался и в Ньютоновской физике, построенной на базе классической механики. Принцип постоянства скорости света  также не был чем-то абсолютно  неприемлемым с точки зрения ньютоновских представлений о пространстве и времени.
      Однако  эти два принципа, взятые вместе привели к противоречию с конкретными  представлениями о пространстве и времени, связанные с механикой  Ньютона. Это противоречие можно  проиллюстрировать следующим парадоксом.
      Пусть в системе отсчета  в начальный момент в точке, совпадающей с началом координат произошла вспышка света. В последующий момент времени фронт световой волны, в силу закона постоянства скорости света, распространился до сферы радиуса с центром в начале координат системы . Однако в соответствии с постулатами Эйнштейна, это же явление мы можем рассмотреть и точки зрения системы отсчета , движущейся равномерно и прямолинейно вдоль оси , так, что ее начало координат и направления всех осей совпадали в момент времени с началом координат и направлениями осей первоначальной системы . В этой движущейся системе, соответственно постулатам Эйнштейна, за время свет также распространится до сферы радиуса

радиуса , однако, в отличие о предыдущей сферы должен лежать в начале координат системы , а не . Несовпадение этих сфер, т.е. одного и того же физического явления, представляется чем-то совершенно парадоксальным и неприемлемым с точки зрения существующих представлений. Кажется, что для разрешения парадокса надо отказаться от принципа относительности, либо от принципа постоянства скорости света. Теория относительности предлагает, однако, совершенно иное разрешение парадокса, состоящее в том, что события, одновременные в одной системе отсчета , неодновременны в другой, движущейся системе , и наоборот. Тогда одновременные события, состоящие в достижении световым фронтом сферы, определяемой уравнением
, не являются одновременными  с точки зрения системы  , где одновременны другие события, состоящие в достижении тем же световым фронтом точек сферы, определяемой уравнением
      Таким образом, одновременность пространственно разобщенных событий перестает быть чем-то абсолютным, как это принято считать в повседневном макроскопическом опыте, а становится зависящей от выбора системы отсчета и расстояния между точками, в которых происходит события. Эта относительность одновременности пространственно разобщенных событий свидетельствует о том, что пространство и время тесно связаны друг с другом, т.к. при переходе о одной системе отсчета к другой, физически эквивалентной, промежутки времени между событиями становятся зависящими от расстояний (нулевой промежуток становится конечным и наоборот).
      Итак, постулаты Эйнштейна помогли  нам прийти к новому фундаментальному положению в физической теории пространства и времени, положению о тесной взаимосвязи пространства и времени и об их нераздельности, в этом и состоит главное значение постулатов Эйнштейна.
      Основное  содержание теории относительности  играет постулат о постоянстве скорости света. Основным аргументов в пользу этого является та роль, которую  отводил Эйнштейн световым сигналам, с помощью которых устанавливается одновременность пространственно разобщенных событий. Световой сигнал, распространяющийся всегда только со скоростью света, приравнивается,  таким образом, к некоторому инструменту, устанавливающему связь между временными отношениями в различных системах отсчета, без которого якобы понятия одновременности разобщенных событий и времени теряют смысл. Необходимость такого истолкования содержания теории относительности легко доказывается, если обратиться к одному из возможных выводов преобразований Лоренца, опирающемуся на постулат относительности и вместо постулата о постоянстве скорости света использующему лишь допущение о зависимости массы тела от скорости. 

Вывод преобразований Лоренца  без постулата  о постоянстве  скорости света.

 
      Для вывода преобразований Лоренца будем  опираться лишь на “естественные” допущения о свойствах пространства и времени, содержавшиеся еще  в классической физике, опиравшейся  на общие представления, связанные  с классической механикой:
      1. Изотропность пространства, т.е. все пространственные направления равноправны.
      2. Однородность пространства и времени, т.е. независимость свойств пространства и времени от выбора начальных точек отсчета (начала координат и начала отсчета времени).
      3. Принцип относительности, т.е. полная равноправность всех инерциальных систем отсчета.
      Различные системы отсчета по-разному изображают одно и то же пространство и время  как всеобщие формы существования  материи. Каждое из этих изображений  обладает одинаковыми свойствами. Следовательно, формулы преобразования, выражающие связь между координатами и временем в одной - “неподвижной” системе с координатами и временем в другой - “движущейся” системе , не могут быть произвольными. Установим те ограничения, которые накладывают “естественные” требования на вид функций преобразования:
      1. Вследствие однородности пространства и времени преобразования должны быть линейными.
      Действительно, если бы производные функций по не были бы константами, а зависели от то и разности , выражающие проекции расстояний между точками 1 и 2 в “движущейся” системе, зависели бы не только от соответствующих проекций , в “неподвижной” системе, но и от значений самих координат что противоречило бы требованию независимости свойств пространства от выбора начальных точек отсчета. Если положить, что проекции расстояний вида x‘ = = зависят только от проекций расстояний в неподвижной системе, т.е. от x = , но не зависит от , то
 при  т.е. или .
      Аналогично  можно доказать, что производные  по всем другим координатам также равны константам, а следовательно, и вообще все производные по суть константы.
           2. Выберем "движущуюся" систему  таким образом, чтобы в начальный момент точка, изображающая ее начало координат, т.е. совпадала с точкой, изображающей начало координат "неподвижной" системы, т.е. , а скорость движения системы была бы направлена только по
Если мы также учтем требование изотропности пространства, то линейные преобразования для системы отсчета , выбранной указанным образом, запишутся в виде Здесь отсутствуют члены, содержащие и в выражениях и , в силу изотропности пространства и наличия единственного выделенного направления вдоль оси , соответственно постановке задачи. На этом же основании в выражениях для и отсутствуют члены, пропорциональные, соответственно, и , а коэффициенты при и одинаковы. Члены, содержащие и , отсутствуют в выражениях для и в силу того, что ось все время совпадает с осью . Последнее было бы невозможно, если бы и зависели от и .
      3. Изотропность предполагает также  симметричность пространства. В  силу же симметрии ничто не  должно измениться в формулах  преобразования, если изменить знаки  и , т.е. одновременно изменить направление оси и направление движения системы . Следовательно, (d) Сравнивая эти уравнения с предыдущими ( ) получаем:
. Вместо  удобно ввести другую функцию , так, чтобы выражалось через и посредством соотношения Согласно этому соотношению, - симметричная функция. Используя это соотношение, преобразования (d) можно записать в виде (e), причем все входящие в эти формулы коэффициенты суть симметрии функции .
      4. В силу принципа относительности обе системы, "движущаяся" и "неподвижная", абсолютно эквивалентны, и поэтому обратные преобразования от системы
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.