Принцип відносності Ейнштейна Біографія Альберта Ейнштейна



Скачати 80,15 Kb.
Дата конвертації18.10.2017
Розмір80,15 Kb.


Принцип відносності Ейнштейна

Біографія Альберта Ейнштейна

(1879-1955)


Видатний фізик, творець теорії відносності, один із творців квантової теорії і статистичної фізики.

Народився в Німеччині, у місті Ульме. З 14 років разом з родиною жив у Швейцарії, де в 1900 р. закінчив Цюрихський політехнікум. У 1902-1909 р. служив експертом патентного бюро в Берні. В ці роки Ейнштейн створив спеціальну теорію відносності, виконав дослідження у статистичній фізиці, броунівському русі, теорії випромінювання й ін. Роботи Ейнштейна одержали популярність, і в 1909 р. він був обраний професором Цюрихського університету, а потім — Німецького університету в Празі. У 1914 р. Ейнштейн був запрошений викладати в Берлінський університет. У період свого життя в Берліні він завершив створення загальної теорії відносності, розвив квантову теорію випромінювання. За відкриття законів фотоефекта і роботи в області теоретичної фізики Ейнштейн одержав у 1921 р. Нобелівську премію. У 1933 р. після приходу до влади в Німеччині фашистів Ейнштейн емігрував у США, у Принстон, де він до кінця життя працював в Інституті вищих досліджень.

У 1905 р. була опублікована спеціальна теорія відносності — механіка й електродинаміка тіл, що рухаються зі швидкостями, близькими до швидкості світла.

Тоді ж Ейнштейн відкрив закон взаємозв'язку маси й енергії (Е=mc2), що лежить в основі всієї ядерної енергетики.

Учений уніс великий вклад у розвиток квантової теорії. У його теорії фотоефекта світло розглядається як потік квантів (фотонів). Існування фотонів було підтверджено в 1923 р. в експериментах американського фізика А. Комптона. Ейнштейн установив основний закон фотохімії (закон Ейнштейна), по якому кожен поглинений квант світла викликає одну елементарну фотохімічну реакцію. У 1916 р. він теоретично пророчив явище індукованого (змушеного) випромінювання атомів, що лежить в основі квантової електроніки.

Учений працював і над створенням єдиної теорії полючи, що поєднує гравітаційні й електромагнітні взаємодії. Наукові праці Ейнштейна зіграли велику роль у розвитку сучасної фізики - квантової електродинаміки, атомної і ядерної фізики, фізики елементарних часток, космології, астрофізики.

А. Ейнштейн був членом багатьох академій світу і наукових суспільств. У 1926 р. його обрали почесним членом Академії наук СРСР.

Відносність одночасності подій


У механіку Ньютона одночасність двох подій абсолютна і не залежить від системи відліку. Це значить, що якщо дві події відбуваються в системі K у моменти часу t і t1, а в системі K’ відповідно в моменти часу t’ і t’1 , те оскільки t=t’, проміжок часу між двома подіями однаковий в обох системах відліку

На відміну від класичної механіки, у спеціальній теорії відносності одночасність двох подій, що відбуваються в різних крапках простору, відноснаі: події, одночасні в одній інерційній системі відліку, не одночасні в інших інерційних системах, що рухаються щодо першої. На малюнку (див. нижче) розташована схема експерименту, що це ілюструє. Система відліку K зв'язана з Землею, система К' — з вагоном, що рухається щодо Землі прямолінійно і рівномірно зі швидкістю v. На Землі й у вагоні відзначені крапки А, М, В и відповідно А', М' і В', причому АМ=МВ і А'М'=М'В'. У момент, коли зазначені крапки збігаються, у точках А и В відбуваються події — ударяють дві блискавки. У системі До сигнали від обох спалахів прийдуть у крапку М одночасно, тому що АМ=МВ, і швидкість світла однакова у всіх напрямках. У системі К’, зв'язаної з вагоном, сигнал із точки В’ прийде в точку M’ раніш, ніж із точки А’, тому що швидкість світла однакова у всіх напрямках, але М’ рухається назустріч сигналові пущеному з точки B’ і віддаляється від сигналу, пущеного з точки А’. Виходить, події в точках А’ і B’ не одночасні: події в точці B’ відбулося раніш, ніж у точці A’. Якби вагон рухався в зворотному напрямку, то вийшов би зворотний результат.



Поняття одночасності просторово розділених подій відносно. З постулатів теорії відносності й існування кінцевої швидкості поширення сигналів випливає, що в різних інерційних системах відліку час протікає по-різному.


Перетворення Лоренца



Відповідно до двох постулатів спеціальної теорії відносності між координатами і часом у двох інерційних системах К и К' існують відносини, що називаються перетвореннями Лоренца.

У найпростішому випадку, коли система К’ рухається щодо системи До зі швидкістю v так, як показано на малюнку (див нижче), перетворення Лоренца для координат і часу мають такий вигляд:



, , , ,
, , , .
З перетворень Лоренца випливає тісний зв'язок між просторовими і тимчасовими координатами в теорії відносності; не тільки просторові координати залежать від часу (як у кінематиці), але і час в обох системах відліку залежить від просторових координат, а також від швидкості руху системи відліку K’.

Формули перетворень Лоренца переходять у формули кінематики при v/c<<1. У цьому випадку



, , , ,

, , , .

Перехід формул теорії відносності у формули кінематики за умови v/c <<1 є перевіркою справедливості цих формул.


Залежність маси тіла від швидкості


Залежність властивостей простору і часу від руху системи відліку приводить до того, що, що зберігається при будь-яких взаємодіях тіл є величина

,

називана релятивістським імпульсом, а не класичний імпульс.

Класичний закон додавання швидкостей і класичний закон збереження імпульсу є окремими випадками універсальних релятивістських законів і виконуються тільки при значеннях швидкостей, значно менші швидкості світла у вакуумі.

Релятивістський імпульс тіла можна розглядати як добуток релятивістської маси т тіла на швидкість його руху. Релятивістська маса т тіла зростає зі збільшенням швидкості за законом



,

де — маса спокою тіла, — швидкість його руху.

Зростання маси тіла зі збільшенням швидкості приводить до того, що жодне тіло з масою спокою, не рівної нулеві, не може досягти швидкості, рівній швидкості світла у вакуумі, або перевищити цю швидкість. Швидкість , велика , приводить для звичайних часток до мнимої маси і мнимого імпульсу, що фізично безглуздо. Залежність маси від швидкості починає позначатися лише при швидкостях, досить близьких до (див. малюнок №2). Приведені в цьому пункті формули незастосовні до фотона, тому що в нього відсутня маса спокою (). Фотон завжди рухається зі швидкістю, рівної швидкості світла у вакуумі, і є ультрарелятивістською часткою. Проте, звідси не випливає сталість швидкості світла у всіх речовинах.

При вираз для імпульсу переходить у те, що використовується в механіці Ньютона , де під розуміється маса спокою ( ), тому що при розходження і несуттєве.



Малюнок №2


Закон взаємозв'язку маси й енергії



Повна енергія Е тіла пропорційна релятивістській масі (закон взаємозв'язку маси й енергії):

,

де з - швидкість світла у вакуумі. Релятивістська маса залежить від швидкості , з яким тіло (частка) рухається в даній системі відліку. Тому повна енергія різна в різних системах відліку1 .

Найменшою енергією тіло (частка) володіє в системі відліку, щодо якої воно спочиває ( ). Енергія називається власною енергією або енергією спокою тіла (частки):

.

Енергія спокою тіла є його внутрішньою енергією Вона складається із суми енергій спокою всіх часток тіла , кінетичної енергії всіх часток щодо загального центра мас і потенційної енергії їхньої взаємодії. Тому




і

де — маса спокою.

У релятивістській механіці несправедливий закон збереження маси спокою. Наприклад, маса спокою атомного ядра менше, ніж сума власних мас часток, що входять у ядро. Навпаки маса спокою частки, здатної до мимовільного розпаду, більше суми власних мас продуктів розпаду і :

.

Незбереження маси спокою не означає порушення закону збереження маси взагалі. У теорії відносності справедливий закон збереження релятивістської маси. Він випливає з формули закону взаємозв'язку маси й енергії . В ізольованій системі тіл зберігається повна енергія. Отже, зберігається і релятивістська маса. У теорії відносності закони збереження енергії і релятивістської маси взаємозалежні і являють собою єдиний закон збереження маси й енергії. Однак з цього закону аж ніяк не випливає можливість перетворення маси в енергію і назад. Маса й енергія являють собою дві якісно різних властивості матерії, аж ніяк не «еквівалентних» один одному. Жоден з відомих досвідчених фактів не дає основ для висновку про «перехід маси в енергію». Перетворення енергії системи з однієї форми в іншу супроводжується перетворенням маси. Наприклад, у явищі народження і знищення пари електрон — позитрон, у повній відповідності з законом збереження релятивістської маси й енергії, маса не переходить в енергію. Маса спокою часток (електрона і позитрона) перетвориться в масу фотонів, тобто в масу електромагнітного поля.


Гіпотеза Ейнштейна про існування власної енергії тіла підтверджується численними експериментами. На основі використання закону взаємозв'язку маси й енергії ведуться розрахунки виходу енергії в різних ядерних енергетичних установках.

Значення теорії відносності


40-50 років тому можна було спостерігати дуже великий інтерес до теорії відносності з боку широких кіл незважаючи на те, що тоді в книгах і статтях по теорії відносності мова йшла про дуже далекі від повсякденного досвіду і дуже абстрактних речах. Широкі кола виявили дивне чуття, вони почували, що теорія, з такою сміливістю, що зазіхнула на основні представлення про простір і час, не може не привести при своєму розвитку і культурних наслідків. Це передчуття не обдурило людей. Утіленням нового релятивістського навчання про енергії, а отже, і всієї теорії відносності в цілому є атомна ера, що розширює владу людини над природою більше, ніж це зробили попередні наукові і технічні революції.

Атомна ера буде ерою подальших корінних перетворень фізичної картини світу. Зараз не можна передбачати, яким образом зміняться представлення про простір, час, рух, елементарних частках і їхніх взаємодіях. Можна вказати тільки на деякі проблеми сучасної фізики, що, видимо, будуть вирішені лише при переході до нової фізичної картини світу.

Теорія відносності, створена Ейнштейном у 1905 р., стала закінченою теорією руху макроскопічних тел. Її застосування в теорії елементарних часток наштовхується на ряд серйозних труднощів, що, бути може, свідчать про необхідність нового розуміння принципу відносності. Розвиток атомної й особливий ядерної фізики - блискучий тріумф теорії Ейнштейна - указує разом з тим на можливий подальший розвиток і узагальнення цієї теорії.

Теорія відносності чекає подальшого розвитку й узагальнення й в іншому напрямку, крім картини рухів, взаємодій і трансмутацій елементарних часток в областях порядку 10-13 див, Вона усі в більшому ступені стає теорією, що описує будівлю космічних областей, у порівнянні з якими зникаючі малі відстані між зірками і навіть відстанню між галактиками.




1



Каталог: data -> ukr
ukr -> «Економічне вчення Томаса Мальтуса»
ukr -> Порівняльна характеристика економічних поглядів С. Сісмонді та П. Ж. Прудона Вступ
ukr -> Народився 16 (28) листопада 1880 року. Мати Блока дочка ректора Санкт-Петербурзького університету Андрія Бекетова
ukr -> Суб’єкти сучасної української політики в Інтернет та вплив мережі на формування їхнього політичного іміджу
ukr -> Книга 10 Класифікація книг 12 Функції книги 12
ukr -> Ясір Арафат – лідер Палестинського народу
ukr -> План Зародження красномовства. Художня майстерність Лісея. Ісократ – вчитель риторики
ukr -> Ахма́това А́нна Андрі́ївна (Горе́нко) (23 червня 1889 (11 червня старого стилю)-5 березня 1966) російська поетеса, родом з України, дружина Миколи Гумільова, представниця акмеїзму
ukr -> Т. Г. Шевченко І наш край


Поділіться з Вашими друзьями:

Схожі:

Принцип відносності Ейнштейна Біографія Альберта Ейнштейна iconТеорія відносності Ейнштейна Альберт Ейнштейн (1879–1955)
Узагальнюючи цю теорію на випадок неінерціальних систем відліку, він побудував загальну теорію відносності, яка є сучасною теорією...
Принцип відносності Ейнштейна Біографія Альберта Ейнштейна icon135 років від дня народження Альберта Ейнштейна
Альберт Ейнштейн — (1879–1955) — один із найвизначніших фізиків XX століття. Лауреат Нобелівської премії 1921 року
Принцип відносності Ейнштейна Біографія Альберта Ейнштейна iconФізичні основи теорії відносності
Особливу увагу звернуто на принцип відносності в електродинаміці. Показано, що незвичні ефекти теорії відносності логічно витікають...
Принцип відносності Ейнштейна Біографія Альберта Ейнштейна iconПоложення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі. Відносність і одночасність подій. Закон взаємозв’язку маси і енергії. Джерела і основи теорії відносності
Основні положення спеціальної теорії відносності. Швидкість світла у вакуумі. Відносність І одночасність подій. Закон взаємозв’язку...
Принцип відносності Ейнштейна Біографія Альберта Ейнштейна iconОсновні положення спеціальної теорії відносності. Відносність одночасності подій. Релятивістський закон додавання швидкостей
...
Принцип відносності Ейнштейна Біографія Альберта Ейнштейна icon«Большая книга»
Принцип фінансування — відсотки за внеском засновників «Центра поддержки отечественной словесности»
Принцип відносності Ейнштейна Біографія Альберта Ейнштейна iconМетодичні рекомендації щодо викладання
Эта цель реализуется через ведущий методологический принцип – коммуникативность обучения
Принцип відносності Ейнштейна Біографія Альберта Ейнштейна iconЛекція №9 на тему: Григорій Савич Сковорода видатний український філософ І письменник
В цих словах – принцип життя мислителя, що він неодноразово показував своїми вчинками
Принцип відносності Ейнштейна Біографія Альберта Ейнштейна iconЛіта невольничі … Т. Г. Шевченко на засланні Тематичний список літератури
Біографія Т. Г. Шевченка за спогадами сучасників : біографія окремої особи. – К., 1958. – 438 с
Принцип відносності Ейнштейна Біографія Альберта Ейнштейна iconОсобливості стилю І проблематика роману П. Коельйо "Заїр"
Принцип повторюваності перетворюється на стиль художнього мислення з притаманними йому тяжінням до стилізації, цитування, переінакшенням,...


База даних захищена авторським правом ©biog.in.ua 2019
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка