Парадоксы специальной теории относительности

Постулаты и парадоксы специальной теории относительности (СТО), сформулированные Эйнштейном в 1905 году. Теория Максвелла, ее значение. Эйнштейновское определение процедуры синхронизации часов. Относительность промежутков времени и расстояний.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 30.07.2011
Размер файла 1,1 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

5.6 Тонкий человек на решетке

Некто имеет обыкновение ходить крайне быстро -- настолько быстро, что релятивистское сокращение длин делает его очень тонким. Когда он идет по улице, ему нужно пройти по канализационной решетке. Человек, стоящий рядом с решеткой, не сомневается, что быстро идущий тонкий человек провалится в отверстие решетки. Однако с точки зрения быстрого ходока он сам обладает обычными размерами, а релятивистское сокращение претерпевает решетка. Для него отверстия в решетке много уже, чем для спокойно стоящего человека, и, конечно, он не думает о возможности провалиться. Кто же здесь прав? Ответ связан с относительностью свойства жесткости.

Идеализируем эту задачу: пусть метровый стержень скользит вдоль самого себя по гладкому столу. Пусть на пути этого стержня имеется отверстие шириной 1 м. Если лоренцево сокращение уменьшает длины в 10 раз, то в системе отсчета стола (лаборатория) стержень имеет в длину 10 см и явно провалится в метровое отверстие. Предположим, что в лабораторной системе отсчета метровый стержень движется настолько быстро, что в ходе падения в отверстие сохраняет горизонтальную ориентацию (наклона в лабораторной системе нет). При малых значениях вертикальной составляющей скорости стержень будет падать с обычным ускорением g. В системе отсчета метрового стержня (ракеты) этот стержень имеет длину 1 м, тогда как отверстие подверглось лоренцеву сокращению в 10 раз. Теперь ширина отверстия 10 см, и стержень никак не может упасть в него. Встает вопрос: упадет ли в конце концов стержень в отверстие в обеих системах отсчета? Будет ли стержень на самом деле твердым или деформируемым в ходе этого опыта? Можно ли найти какие-либо физические характеристики этого стержня (например, степень его гибкости или сжимаемости), исходя из того описания его движения, которое дает нам теория относительности?

На свете не существует таких вещей, как «жесткий» метровый стержень или «жесткий» мост. Пусть длинный мост имеет опору только на своих концах. Быстро уберем из-под него правую опору, и правый конец моста сразу же начнет падать. Но середина моста еще не начнет! Ведь она не «знает» еще об исчезновении правой опоры. Стоящий посередине моста человек ощущает под своими ногами его металл таким же устойчивым, как прежде. Падение начнется здесь с определенным опозданием, и время задержки определяется сроком, за который упругое колебание проходит через металл от правого конца моста до места, где стоит человек. Аналогично обстоит дело и с метровым стержнем. Конечно, его жесткость можно повысить, делая его из улучшенных материалов,-- при этом увеличится скорость распространения в нем упругих колебаний, так что сократится время задержки, после которого середина стержня начнет падать. Но возможности улучшения материала стержня не беспредельны: скорость распространения упругих волн никогда не может превысить скорости света. Время задержки не может стать меньше времени распространения света.

Вера в существование абсолютно жестких предметов -- вредное заблуждение, и отказ от него позволяет разобраться, например, в такой, казалось бы, парадоксальной ситуации. Пусть метровый стержень сначала покоится, лежа на узкой полке в ракете, а затем полка резко откидывается вниз, и стержень начинает падать с ускорением силы тяжести. В системе ракеты стержень падает «синхронно» на всем своем протяжении, но в лабораторной системе это будет не так: там ракета мчится вправо -- параллельно ориентации полки -- с огромной скоростью. Поэтому в лабораторной системе отсчета сначала начинает падать правый конец метрового стержня, когда левый его конец все еще продолжает лежать на полке. В этой системе наблюдается, что стержень искривлен (и он искривлен там на самом деле), что, конечно, не противоречит релятивистки сформулированному понятию «жесткости»! Итак, стержень может быть прямым в одной системе отсчета и искривленным -- в другой.

Что метровый стержень упадет в отверстие. В лабораторной системе отсчета этот вывод напрашивался сам собой: метровый стержень там был укорочен до длины, много меньшей метра, и ему ничего не стоило провалиться в отверстие. В системе отсчета ракеты, напротив, отверстие сократилось до размеров, намного меньших метра, тогда как метровый стержень приобрел свою полную длину. При этом, однако, мы должны были признать, что метровый стержень не был -- и не мог быть в принципе -- абсолютно жестким, его правый конец выгнулся вниз, этот конец погрузился в отверстие, а за ним туда нырнул и весь стержень [4].

Заключение

теория относительности эйнштейн максвелл синхронизация

Специальная (или частная) теория относительности (СТО) представляет собой современную физическую теорию пространства и времени. Наряду с квантовой механикой, СТО служит теоретической базой современной физики и техники. СТО часто называют релятивистской теорией, а специфические явления, описываемые этой теорией, - релятивистскими эффектами. Эти эффекты наиболее отчетливо проявляются при скоростях движения тел, близких к скорости света в вакууме c ? 3·108 м/с. Специальная теория относительности была создана А. Эйнштейном (1905 г.). Предшественниками Эйнштейна, очень близко подошедшими к решению проблемы, были нидерландский физик Х. Лоренц и выдающийся французский физик А. Пуанкаре.

СТО возникла больше для решения специальных задач и никоим образом не противоречит принципам ОТО. Она лишь дополнение реального состояния науки с точки зрения потребности современной физики и естествознания. Релятивизм не мертв, он лишь отражение состояния научно-технической мысли того времени.

Тем не менее, в настоящее время СТО -- бурно развивающаяся область современной физики. Это результат огромного прогресса наблюдательной астрономии, развития экспериментальной техники, впечатляющего продвижения в теории.

Литература

1. Лоренц, Принцип относительности / Лоренц, Пуанкаре, Эйнштейн и Минковский; // ОНТИ ; 1935 г., стр. 134

2. Мицкевич Н.В., Общая теория относительности / Н. В. Мицкевич // Москва., 1927 г

3. Терлецкий Я.П., Парадоксы теории относительности / Я. П. Терлецкий // Москва., 1965 г.

4. Тейлор Э., Физика пространства - времени / Э.Тейлор, Дж. Уиллер // М.: Мир, 1969.

5. Соколовский Я.И., Теория относительности в элементарном изложении.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Различная запись преобразования Лоренца. Следствия преобразований. Парадоксы кинематики специальной теории относительности: одногодок (модифицированный парадокс близнецов), антиподов, "n близнецов", расстояний и пешеходов. Итоги теории относительности.

    реферат [230,7 K], добавлен 03.04.2012

  • Инерциальные системы отсчета. Классический принцип относительности и преобразования Галилея. Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна. Релятивистский закон изменения длин промежутков времени. Основной закон релятивистской динамики.

    реферат [286,2 K], добавлен 27.03.2012

  • Экспериментальные основы специальной теории относительности, ее основные постулаты. Принцип относительности Эйнштейна. Относительность одновременности как следствие постоянства скорости света. Относительность пространственных и временных интервалов.

    презентация [1,8 M], добавлен 23.10.2013

  • Основные положения специальной теории относительности. Проведение расчета эффекта искривления пространства на этапе математического описания гравитационного взаимодействия. Сравнительное описание математической и физической моделей гравитационного поля.

    статья [42,4 K], добавлен 17.03.2011

  • Общая теория относительности с философской точки зрения. Анализ создания специальной и общей теорий относительности Альбертом Эйнштейном. Эксперимент с лифтом и эксперимент "Поезд Эйнштейна". Основные принципы Общей Теории Относительности (ОТО) Эйнштейна.

    реферат [42,9 K], добавлен 27.07.2010

  • Изучение ключевых научных открытий Альберта Эйнштейна. Закон внешнего фотоэффекта (1921 г.). Формула связи потери массы тела при излучении энергии. Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна (1905 г.). Принцип постоянства скорости света.

    презентация [1,1 M], добавлен 25.01.2012

  • Сущность принципа относительности Эйнштейна, его роль в описании и изучении инерциальных систем отсчета. Понятие и трактовка теории относительности, постулаты и выводы из нее, практическое использование. Теория относительности для гравитационного поля.

    реферат [14,5 K], добавлен 24.02.2009

  • Возникновение теории относительности. Классическая, релятивистская, квантовая механика. Относительность одновременности событий, промежутков времени. Закон Ньютона в релятивистской форме. Связь между массой и энергией. Формула Эйнштейна, энергия покоя.

    курсовая работа [194,5 K], добавлен 04.01.2016

  • Изменение формы движущегося объекта и другие явления в рамках преобразования Лоренца. Гносеологические ошибки Специальной теории относительности А. Эйнштейна. Проблема определения границ применимости альтернативной интерпретации преобразования Лоренца.

    доклад [3,1 M], добавлен 29.08.2009

  • Доказательство ошибочности специальной теории относительности (СТО). Выяснение физического смысла преобразования Лоренца, подход к анализу "мысленных экспериментов" Эйнштейна и исправление ошибок в этих экспериментах. "Волновой вариант теории Ритца".

    статья [68,5 K], добавлен 07.01.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.