Спеціальна теорія релятивності

5 фактів про основи та наслідки теорії, які змінилися фізичні науки

Наприкінці ХІХ ст. Мікеландсон і Морлі провели експеримент, який показав, що швидкість поширення світла не залежить від напрямку руху Землі. Якщо світло зловживає з Землі, то він летить перпендикулярно напрямку руху Землі або до Землі, його швидкість однакова.

1 час Після цього експерименту, голландський фізик Хендрик Антон Лоренз, знаючи, що електромагнітні хвилі, зокрема світло, є рішенням для рівняння Максвелла (і рівняння Максвелла - це особливий випадок хвильових рівнянь для поляризованих хвиль), подивившись на який перетворює рівняння Максвелла варіант. Це, під яким перетворенням рівняння Maxwell не змінюється. Він очолював так звані перетворення Лоренца, фізичне значення якого є переходом з однієї інерційної системи звітності на іншу інерційну довідкову систему в плоскому просторі.

Починалася епоха особливої стійкості. Запроваджено концепцію простору, метрика яких була варіюватися при перетворенні Лоренца. метричний спосіб вимірювання відстані між двома точками в проміжку часу. Наприклад, якщо у нас є площина, ми можемо вставляти сітку на площині. Вкажіть дві точки на площині і щоб знайти відстань між ними, відміряйте відстань уздовж однієї лінії між цими точками і по іншому рядку. З теореми Питагореан можна розрахувати відстань між двома точками. Таким чином, теорема Питгора фактично визначає так звану метрію Euclidean на площині.

2 метрика Мінковського, яка визначає відстань між точками в космосі, має схожий (але не те ж саме) зовнішній вигляд, як і Euclidean метричний. Це трохи відрізняється. Ця формула схожа на один, присутній в теоремі Питагореан, але в одному з умов цієї формули є ознака не «плюс», але «мінус». Якщо метрика Euclid варіантно по відношенню до обертань, метрика Мінковського варіантно по відношенню до гіперболічних обертань. Гіперболічні повороти є перетвореннями Lorentz. Ці спостереження були основою особливої стійкості.

Пізніше Ейнштейн знизив ці факти в одну систему. Зокрема, він запровадив поставу, що швидкість світла є максимальною швидкістю в природі, щоб весь малюнок логічно закрито.

Не було встановлено, що швидкість світла не залежить від системи посилання. Після цього було виведено експериментально.

3 хв Основою особливої релятивності, а також базою переважної більшості існуючих теорій є кілька основних фактів. Наприклад, якщо теорія варіантна стосовно деяких симпеєрій, право збереження слід. Наприклад, з симетрії плоского простору відносно зміщень в будь-якому напрямку слідує закону збереження імпульсу. З симетрії космічного часу по відношенню до зміщень одночасно слідує закону збереження енергії. Хочу підкреслити те, що симетрія простору по відношенню до зсувів означає: якщо ви робите експеримент, наприклад, на Землі і на Марсі, а умови експерименту однакові, ви отримаєте той же результат експерименту. Це те, що ви переїхали з Землі до Марса не змінили теорію, що описує експеримент. Це інваріант по відношенню до зсувів в космосі. Якщо ви зробили експеримент сьогодні і в 2001 році в тих же умовах, ви отримаєте той же результат. Це вказує на варіантність перекладу часу.

Таким чином, від варіантності теорії щодо перекладу в космосі та часу, закони збереження енергії та імпульсу слідують. Є більш поширена теорема Нотера, яка говорить про те, що якщо у вас є деяка симетрія про яку теорія, яку ви розглядаєте, є варіантним, то деякі правила збереження обов'язково слідувати.

4 000 р. Законодавство збереження енергії і імпульсу є важливим за наступним спостереженням: уявіть, наприклад, електрон, який вільно летить, тобто не діє на нього сили. Таке електрон не може випускати електромагнітні хвилі (це заборонено законом збереження енергії та мить).

Однак є ще одне дивне спостереження. Уявіть, що електрон може подорожувати на швидкості більше, ніж швидкість світла (наприклад, в деяких середовищах), потім, переміщення в цьому середовищі, він може випромінювати, незважаючи на те, що він вільно рухається. Це явище називається Вавілов-Черенковим випромінюванням. Виявляється, що остання ситуація не суперечить законам збереження, якщо випромінювання відбувається в конкретному конусі.

Дуже важливо, щоб вільно випромінити електрон в вакуумі. Якщо електрон не є безкоштовним, тобто деякі дії на ньому, він може променувати, але потім він рухається з прискоренням. Це один з фундаментальних чинників СРТ.

5 хв Всі відомі закони руху частинок і полів, які слідують за принципом найменшої дії. Дійсно, існує кількість, що називається функцією дії. Якщо вам потрібно, щоб мати його мінімальне значення, то ця вимога передбачає рівняння руху для теорії, яка описує, наприклад, як поля еволюціонуються через час і простір, або як частинки переміщаються через простір. Іншими словами, рівняння, які описують рухи частинок і польові зміни слідують за принципом найменшої дії. Виняток цього правила невідомі мені.

Еміль Ахмедов, доктор фізико-математичних наук, провідний науковий співробітник Інституту теоретичної та експериментальної фізики ім. О. І. Алиханова, доцент кафедри теоретичної фізики МРТ, доцент кафедри теоретичної фізики МРТ, доцент кафедри теоретичної фізики НДІ

Джерело: nlo-mir.ru

Джерело: /users/60