Принцип относительности Галилея и электромагнитные явления

По механическому принципу относительности Галилея «Никакими механическими опытами, проведенными внутри замкнутой инерциальной системы, невозможно установить: покоится система или движется равномерно и прямолинейно», т.е. все механические процессы в инерциальных системах (при одинаковых условиях) протекают одинаково.

Принцип относительности Галилея применим только в механике и непригоден к электромагнитным явлениям.

Нидерландский физик Хендрик Лоренц, в 1904 г. сумел найти преобразования, относительно которых явления электромагнетизма оказались инвариантными.

Преобразования, получившие название преобразований Лоренца, отличается от преобразований Галилея. Им суждено было сыграть большую роль в развитии естествознания.

Решающий шаг сделал в 1905 г. Альберт Эйнштейн (1879-1955). В своей работе «К электродинамике движущихся тел» он изложил теорию, впоследствии получившую название специальной теории относительности (СТО). В основу положил два постулата.

1. Принцип относительности Эйнштейна. Он стал обобщением принципа относительности Галилея на любые физические явления. Этот принцип гласит: все физические процессы (при одних и тех же условиях) в инерциальных системах отсчета протекают одинаково, т.е. в физике все инерциальные системы отсчета совершенно равноправны, а физические законы инвариантны по отношению к выбору инерциальной системы отсчета (уравнения, выражающие эти законы, имеют одинаковую форму во всех инерциальных системах).

2. Принцип постоянства скорости света: скорость света в ваккуме постоянна и не зависит от движения источника и приемника света. Она одинакова во всех направлениях и во всех инерциальных системах отсчета.

Как в механике Ньютона в СТО полагается, что пространство однородно и изотропно, время однородно. Пространство называется изотропным, если поворот системы отсчета на произвольный угол не приведет к изменению результатов измерений. Из свойства изотропности пространства вытекает закон сохранения момента импульса. Изотропность пространства означает, что в пространстве нет какого-то выделенного направления, относительно которого существует «особая» симметрия, все направления равноправны.

Развитие МКМ было обусловлено, в основном, развитием механики. Успех механики Ньютона в значительной мере способствовал абсолютизации ньютоновских представлений, что выразилось в попытках свести все многообразие явлений природы к механической форме движения материи. Такая точка зрения получила название «механистический (механический) материализм – «механицизм».

Если у Ньютона пространства и время не были связаны между собой, то в СТО наоборот они оказываются взаимосвязанными, образуя единое четырехмерное пространство – время. Все это говорит о том, что переход от одной инерциальной системы отсчета к другой при больших скоростях (сравнимых со скоростью света) должен осуществляться не по преобразованиям Галилея, а по другим. Ими являются преобразования Лоренца, из которых, как и из постулатов СТО, вытекает ряд следствий:

1. Закон сложения скоростей

2. Следствием СТО явилась и зависимость массы тела от скорости его движения.

3. Относительность промежутка времени

4. Важнейшим следствием СТО явилась знаменитая формула Эйнштейна о взаимосвязи массы и энергии.

Важное значение в физике имело установление взаимосвязи массы и энергии (Е= mс² ). Масса стала не только мерой инертности и мерой гравитации, но и мерой содержащейся в теле энергии – были объединены в один общий закон сохранения массы и энергии.

При скоростях значительно меньших скорости света все формулы СТО переходят в формулы механики Ньютона (принцип соответствия).

СТО называют релятивистской, т.к. она описывает движение тел со скоростями, сравнимыми со скоростью света, и основана на принципе относительности Эйнштейна (релятивизм – относительность).

Дата добавления: 2014-02-28; просмотров: 564; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!