Преобразования Лоренца
Из приведенных рассуждений приходится сделать вывод, что преобразования Галилея становятся неверными при приближении скорости тела 
к скорости света с. При скоростях движения, близких к скоростям света, Г. Лоренцом были предложены преобразования при переходах от одной системы к другой, движущейся с постоянной скоростью, которые имеют вид:
; y ¢= y; 
; 
.
Это известное соотношение Лоренца, которое указывает на тесную взаимосвязь пространственно-временных характеристик протекающих явлений. Пространство и время неразрывно связаны между собой. Убедительно или нет эта связь представлена в теории относительности – не главный вопрос, важно уже то, что эта связь существует. Значит, нет не только абсолютного пространства, но и абсолютного времени.
Постулаты ОТО
Если система движется с ускорением, то представления СТО не могут быть использованы, так как она справедлива только для инерциальных систем, и мы должны обратиться к общей теории относительности, которую считают также теорией гравитации. Постулаты СТО прошли экспериментальную проверку и получили подтверждение, экспериментальных же данных по проверке ОТО гораздо меньше. Согласно современным положениям ОТО можно сделать лишь несколько предсказаний, причем к настоящему времени проверка ни одного из них не привела к окончательному экспериментальному подтверждению теории.
|
|
|
Постулаты ОТО:
• все физические законы можно сформулировать так, что они кажутся справедливыми для любого наблюдателя, сколь сложное движение он ни совершает.
ОТО использует сложный математический аппарат, но мы остановимся лишь на ее физической сущности. Эйнштейн сформулировал так называемый принцип эквивалентности:
• не существует эксперимента, с помощью которого можно было бы отличить действие гравитационного поля от действия ускоренного движения по отношению к «неподвижным» звездам.
Действительно, если мы рассмотрим объект, летящий на ракете в космос, где гравитация уже не действует, и ускорение ракеты а равно ускорению свободного падения g на Земле, то при наблюдении движения предмета относительно поля ракеты ускоренное движение будет одинаковым. Другими словами, если ракета лишена иллюминаторов, то наблюдатель никогда не сможет отличить ускорения, обусловленного силой тяжести, от ускорения, создаваемого двигателем ракеты.
Экспериментальным подтверждением этого является тот факт, что не обнаружено различие между гравитационной иинертной массой. В противном случае наблюдатель мог бы выяснить, находится он в поле силы тяжести Земли или же ускоряется в космическом пространстве. Таким образом, принцип эквивалентности требует, чтобы: 
Равенство масс означает, что действие тяготения и изменение энергии описывают одно и то же явление.
|
|
|
А. Эйнштейн предложил два способа экспериментальной проверки ОТО:
• аномалии в движении планет Солнечной системы, в частности Меркурия;
• поведение электромагнитных волн вблизи таких массивных тел, как Солнце.
Прецессия перигелия орбиты Меркурия. В ньютоновской теории тяготения силы, действующие в поле гравитации, изменяются с расстоянием 
. Оказалось, что эту зависимость можно с большой точностью проверить, наблюдая за движением планет. Если гравитационная сила меняется с расстоянием , то эллиптические орбиты планет не должны изменяться во времени. В частности, ближайшая к Солнцу точка эллипса (она называется перигелием) не должна менять своего положения по отношению к «неподвижным» звездам. Существуют, конечно, небольшие отклонения от точно эллитических орбит, называемые возмущениями и обусловленные тем, что на данную планету действуют другие планеты. Но эти отклонения очень малы по сравнению с гравитационной силой Солнца. Кроме того, разработаны надежные математические методы расчета таких возмущений. Поэтому, если бы наблюдалось перемещение перигелия, то это свидетельствовало бы, что показатель степени в законе всемирного тяготения не равен в точности 2.
|
|
|
Около 100 лет назад было обнаружено малое перемещение перигелия Меркурия, которое с учетом возмущений других планет объяснить не удалось. В частности, было предположено даже наличие какой-то ранее не наблюдавшейся планеты между Меркурием и Солнцем, которую заранее назвали Вулканом. Ее безуспешно искали в течение многих лет. Перигелий Меркурия прецессировал с очень малой скоростью, и его орбита напоминала медленно поворачивающийся эллипс. После учета влияния на его движение со стороны всех реальных прочих планет оказалось, что прецессия составляет 43,11 с за столетие, после чего был сделан вывод, что закон всемирного тяготения не точен. Если же для вычисления эффектов, связанных с замедлением течения времени и зависимостью массы от скорости, использовать теорию относительности, то расчет, проведенный А. Эйнштейном, показывает значение 43,03 с. Естественно, это потрясающее совпадение результатов.
Искривление световых лучей вблизи Солнца. Общая теория относительности предсказывает, что, когда луч проходит вблизи массивного тела, его путь должен немного искривляться. Такой результат можно качественно понять, если учесть, что электромагнитное излучение, в том числе свет, обладает энергией, и этой энергии соответствует масса. Поэтому гравитационное поле, через которое проходит свет, действует на него и искривляет его траекторию так же, как массивное тело действует на пролетающую мимо него частицу. Так как свет распространяется с огромной скоростью, это воздействие проявляется лишь в течение короткого времени. Отклонение света от прямолинейной траектории мало даже при прохождении около такого массивного тела, как Солнце, но тем не менее оно есть. Это было проверено экспериментально в момент солнечного затмения. Измерения дали отклонение ~2", а ОТО дает результат 1,75". Это было обнаружено в 1919 г., и Эйнштейн отреагировал на это сообщение комментарием, что он был бы очень удивлен, если бы результат был иным.
|
|
|
Дата добавления: 2015-12-16; просмотров: 62; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!