Главная страница
Навигация по странице:

  • ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ Понятие естествознания

  • Фундаментальные и прикладные науки

  • Естественные и гуманитарные науки

  • Естественно-научные революции

  • ИЗ ИСТОРИИ НАУЧНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ Первобытное знание

  • Понимание пространства и времени в классической физике

  • СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ Инерциальные системы отсчета

  • Постулаты специальной теории относительности

  • Следствия из постулатов специальной теории относительности

  • ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

  • Следствия из постулатов общей теории относительности

  • 1 Теория относительности. Естествознание



    НазваниеЕстествознание
    Анкор1 Теория относительности.doc
    Дата06.05.2017
    Размер114 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файла1 Теория относительности.doc
    ТипДокументы
    #8431




    ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

    Концепция – целостная система понятий и принципов, отражающая в своем «теле» один из естественных миров или несколько таких миров.

    ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ

    Понятие естествознания

    Естествознание – совокупность наук о природе, взятое как единое целое.

    Это определение говорит о естествознании как о совокупности, т.е. множестве наук, изучающих природу, хотя в нем и содержится фраза, что это множество следует рассматривать как единое целое.

    К естественным наукам относят физику, химию, биологию, космологию, астрономию, географию, геологию и частично психологию. Кроме того, существует множество наук, возникших на стыке названных ‒ астрофизика, физическая химия, биофизика и т.д.

    Задачей естествознания является познание объективных законов природы и содействие их практическому использованию в интересах человека.

    Редукционизм и холизм

    Одна из проблем науки – проблема редукционизма.

    Редукционизм (лат. reductio – уменьшение) – господство аналитического подхода, направляющего мышление на поиск простейших, далее неразложимых элементов.

    Редукционизм в науке – это стремление описать более сложные явления языком науки, описывающей менее сложные явления или класс явлений (например, сведение биологии к механике и т.п.).

    Редукционизм неизбежен при анализе сложных объектов и явлений. Однако нельзя рассматривать, например, жизнедеятельность организма, сводя все к физике или химии. Но законы физики и химии должны выполняться и для биологических объектов.

    В настоящее время достигнуто понимание необходимости целостного –холистического (англ. whole – целый) – взгляда на мир.

    Холизм – противоположность редукционизма, присущее современной науке стремление создать обобщенное знание о природе.

    Фундаментальные и прикладные науки

    Установившееся понимание фундаментальной и прикладной науки состоит в следующем. Проблемы, которые ставятся перед учеными извне, называются прикладными. Прикладные науки, таким образом, имеют своей целью осуществление практического применения добытого знания. Проблемы, возникающие внутри самой науки, называются фундаментальными. Таким образом, фундаментальная наука направлена на получение самого знания о мире как такового. Не следует слово «фундаментальный» смешивать здесь со словом «большой», «важный». Прикладное исследование может иметь очень большое значение как для практической деятельности, так и для самой науки, в то время как фундаментальное исследование может оказаться пустяковым.

    Естественные и гуманитарные науки

    В процессе познания окружающего мира и самого человека формируются различные науки. Естественные науки – науки о природе – формируют естественно-научную культуру, гуманитарные – художественную (гуманитарную) культуру.

    На начальных стадиях познания (мифология, натурфилософия) оба этих вида наук и культур не разделялись. Однако постепенно каждая из них разрабатывала свои принципы и подходы. Разделению этих культур способствовали и разные цели: естественные науки стремились изучить природу и покорить ее; гуманитарные своей целью ставили изучение человека и его мира.

    Считается, что методы естественных и гуманитарных наук также преимущественно различны: рациональный в естественных и эмоциональный (интуитивный, образный) в гуманитарных. Справедливости ради надо заметить, что резкой границы здесь нет, поскольку элементы интуиции, образного мышления являются неотъемлемыми элементами естественнонаучного постижения мира, а в гуманитарных науках, особенно в таких как история, экономика, социология, нельзя обойтись без рационального, логического метода.

    В Античную эпоху преобладало единое, нерасчлененное знание о мире (натурфилософия). Не существовало проблемы разделения естественных и гуманитарных наук и в эпоху Средневековья, хотя в то время уже начался процесс дифференциации научного знания, выделение самостоятельных наук. Тем не менее, для средневекового человека Природа представляла собой мир вещей, за которыми надо стремиться видеть символы Бога, т.е. познание мира было, прежде всего, познанием Божественной Мудрости.

    В эпоху Нового времени (XVII – XVIII вв.) началось исключительно быстрое развитие естествознания, сопровождавшееся процессом дифференциации наук. Успехи естествознания были настолько велики, что в обществе возникло представление об их всесильности. Мнения и возражения представителей гуманитарного направления зачастую игнорировались. Рациональный, логический метод познания мира стал определяющим. Позже наметился своего рода раскол между гуманитарной и естественнонаучной культурой.

    Этапы познания Природы

    История науки свидетельствует о том, что в своем познании Природы, начиная с древних времен, человечество прошло три стадии и вступает в четвертую.

    1. На первой стадии сформировались общие синкретические, т.е. нерасчлененные представления об окружающем мире как о чем-то целом. Именно тогда появилась натурфилософия ‒ философия Природы, содержавшая идеи и догадки, ставшие в XIII – XV столетиях зачатками естественных наук. В натурфилософии господствовали методы наблюдения, но не эксперимента. Именно на этом этапе возникли представления о мире как развивающемся из хаоса, эволюционирующем.

    2. Вторая стадия – аналитическая – характерна для XV – XVIII веков. На этой стадии происходило мысленное расчленение и выделение частностей, приведшее к возникновению и развитию физики, химии и биологии, а также целого ряда других наук (наряду с издавна существовавшей астрономией). Естественное стремление исследователей ко все более глубокому проникновению в детали разнообразных природных объектов привело к неудержимой дифференциации, т.е. разделению соответствующих наук. Например, химия сначала была разделена на органическую и неорганическую, затем появились физическая, аналитическая химия и т.д. Сегодня этот перечень очень велик. Для аналитической стадии характерно явное преобладание эмпирических (полученных путем опыта, эксперимента) знаний над теоретическими. Важной особенностью аналитической стадии является опережающее, преимущественное исследование предметов Природы по отношению к изучению процессов в Природе. Особенность аналитического периода развития естествознания состоит в том, что сама Природа вплоть до середины XIX века рассматривалась неизменной, окостенелой, вне эволюции.

    3. Третья стадия – синтетическая. Постепенно, в течение XIX – XX вв., стало происходить воссоздание целостной картины Природы на основе ранее познанных частностей, т.е. наступила третья, так называемая синтетическая стадия.

    4. Ряд исследователей считает, что в наши дни начинает осуществляться четвертая – интегрально-дифференциальная – стадия, на которой рождается действительно единая наука о природе.

    Примечательно, что переход к третьей (синтетической) и даже к четвертой (интегрально-дифференциальной) стадиям исследования Природы не исключает проявления всех только что перечисленных особенностей аналитического периода. Более того, процессы дифференциации естественных наук ныне усиливаются, а объем эмпирических исследований резко возрастает. Но как то, так и другое теперь происходит на фоне все более усиливающихся интегративных тенденций и рождения универсальных теорий, стремящихся все бесконечное разнообразие природных явлений вывести из одного или нескольких общетеоретических принципов. Таким образом, строгих границ между аналитической и синтетической стадиями изучения Природы нет.

    Естественно-научные революции

    Что же представляет собой естественнонаучная революция? Обычно выделяют ее три основные черты:

    1) крушение и отбрасывание идей, ранее господствовавших в науке;

    2) быстрое расширение знаний о природе, вступление в новые ее области, ранее недоступные для познания; здесь важную роль играет создание новых инструментов и приборов;

    3) естественнонаучную революцию вызывает не само по себе открытие новых фактов, а радикально новые теоретические следствия из них; другими словами, революция совершается в сфере теорий, понятий, принципов, законов науки, формулировки которых подвергаются коренной ломке.

    Для того чтобы вызвать революцию в науке, новое открытие должно носить принципиальный, методологический характер, вызывая коренную ломку самого метода исследования, подхода и истолкования явлений природы.

    Естественнонаучные революции имеют важную черту. Новые теории, получившие свое обоснование в ходе естественнонаучной революции, не опровергают прежние, если их справедливость была достаточно обоснована. В этих случаях действует так называемый принцип соответствия:

    Старые теории сохраняют свое значение как предельный и в известном смысле частный случай новых, более общих и точных.

    Так, классическая механика Ньютона является предельным, частным случаем теории относительности, а современная теория эволюции не опровергает теорию Дарвина, но дополняет и развивает ее и т.п.

    Первой глобальной естественнонаучной революцией, преобразовавшей астрономию, космологию и физику, было создание последовательного учения о геоцентрической системе мира.

    Вторая глобальная естественнонаучная революция представляла собой переход от геоцентризма к гелиоцентризму, а от него к полицентризму, т.е. учению о множественности звездных миров.

    Третья глобальная естественнонаучная революция означала принципиальный отказ от всякого центризма, отрицание наличия какого-либо центра у Вселенной. Эта революция связана, прежде всего, с появлением теории относительности А. Эйнштейна, т.е. релятивистской (относительной) теорией пространства, времени и гравитации.

    Четвертая глобальная естественнонаучная революция предполагает некий синтез общей относительности с квантовыми (дискретными) представлениями о строении материи в единую физическую теорию наподобие уже создаваемой в наше время единой теории всех фундаментальных физических взаимодействий: гравитационного, электромагнитного, слабого и сильного. Эта революция фактически еще не осуществлена. Но многие исследователи считают, что недалеко то время, когда о ней будут говорить как о свершившемся факте.

    Научная картина мира

    Научная картина мира (НКМ) включает в себя важнейшие достижения науки, создающие определенное понимание мира и места человека в нем. В нее не входят более частные сведения о свойствах различных природных систем, о деталях самого познавательного процесса.

    В отличие от строгих теорий, научная картина мира обладает необходимой наглядностью.

    Научная картина мира – это особая форма систематизации знаний, преимущественно качественное их обобщение, мировоззренческий синтез различных научных теорий.

    В истории науки научные картины мира не оставались неизменными, а сменяли друг друга, таким образом, можно говорить об эволюции научных картин мира. Наиболее наглядной представляется эволюция физических картинмира: натурфилософской – до XVI – XVII вв., механистической – до второй половины XIX в., термодинамической (в рамках механистической теории) в XIX в, релятивистской и квантово-механической в XX веке. На рисунке схематично представлено развитие и смена научных картин мира в физике.



    Физические картины Мира
    Существуют общенаучные картины мира и картины мира с точки зрения отдельных наук, например, физическая, биологическая и т.п.

    ИЗ ИСТОРИИ НАУЧНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ

    Первобытное знание

    Первобытная культура синкретичная – нерасчлененная. В ней тесно переплетаются познавательная, эстетическая, предметно-практическая и другие виды деятельности. Интересна следующая история. В одной центральноавстралийской пустыне заблудилась группа путешественников-европейцев. Ситуация в тех условиях трагическая. Проводник, абориген, успокоил путешественников: «В этой местности я раньше никогда не был, но знаю ее… песню». Следуя словам песни, он вывел путешественников к источнику. Этот пример ярко иллюстрирует единство науки, искусства и повседневного обыденного опыта.

    Мифология

    В первобытную эпоху отдельные стороны, аспекты мира обобщались не в понятиях, а в чувственно-конкретных, наглядных образах. Совокупность связанных между собой подобных наглядных образов и представляла собой мифологическую картину мира.

    Миф есть способ обобщения мира в форме наглядных образов.

    Миф несет в себе не только определенное обобщение и понимание мира, но и переживание мира, некоторое мироощущение.

    Первобытный миф не только рассказывался, но и воспроизводился ритуальными действиями: плясками, обрядами, жертвоприношениями. Совершая ритуальные действия, человек поддерживал связь с теми силами (существами), которые сотворили мир.

    Мифологическое сознание постепенно преобразовывалось рациональными формами. Переход к научному познанию мира требовал появления качественно новых, по сравнению с мифологическими, представлений о мире. В таком немифологическом мире существуют не антропоморфные, а независимые от людей и Богов процессы.

    Милетская школа

    Естествознание начинается тогда, когда формулируется вопрос: существует ли за многообразием вещей некое единое начало. Возникновение европейской науки принято связывать с Милетской школой. Ее историческая заслуга состояла в постановке первой и важнейшей естественно-научной проблемы – проблемы первоначала. Представители Милетской школы – Фалес, Анаксимандр, Анаксимен – были одновременно и первыми учеными-естествоиспытателями, и первыми философами.

    Фалес Милетский вошел в историю науки и как философ, и как математик, который выдвинул идею математического доказательства. Идея математического доказательства – величайшее достижение древнегреческих мыслителей.

    Платон

    Платон предположил существование двух реальностей, двух миров. Первый мир – это мир множества единичных, изменяющихся, подвижных вещей, материальный мир, который отражается чувствами человека. Второй мир – это мир вечных, общих и неизменных сущностей, мир общих идей, который постигается разумом.

    Идея – это то, что видно разумом в вещи. Это некое конструктивное начало, порождающая модель. Это старые мифологические Боги, переведенные на философский язык. Идея – это некоторое общее понятие, некоторое обобщение.

    Никто из Богов и героев не пребывал в мире идей. Мир идей первичен по отношению к миру чувственных вещей. Материальный мир производен от идеального.

    Аристотель

    Главное возражение Аристотеля направлено против платоновского отрыва идеи вещи от самой вещи. Идеи и чувственные вещи не могут существовать отдельно, в разных мирах. Мир един. Он не распадается на два мира – чувственный и идеальный. Идея существует не где-то в далеких космических далях, а в самих чувственных вещах.

    Мир изменчивых природных вещей, как и мир идей, может быть предметом достоверного познания. Все достойно быть предметом познания: и движение светил, и строение живых тел, и устройство полиса. Основу естественно-научных воззрений Аристотеля составляет его учение о материи и форме.

    Мир состоит из вещей, каждая отдельная вещь является соединением материи и формы. Материя сама по себе – бесформенное, пассивное начало. Это материал – то, из чего возникает вещь, это субстрат вещи. Чтобы стать вещью, материя должна принять форму – идеальное, конструирующее начало, которое придает вещам конкретность. Как материя, так и форма вечны. Итак, каждая вещь – соединение материи и формы.

    Каждый первоэлемент имеет свое место. В центре мира находится элемент Земли. Земля неподвижна и имеет сферическую форму. Вокруг Земли распределена вода, затем воздух, затем огонь. Огонь простирается до орбиты Луны. Выше Луны – надлунный, Божественный мир, в котором царят другие законы. В этом мире все тела состоят из эфира.

    В Божественном мире существует лишь один вид движения – равномерное непрерывное круговое движение небесных тел. Небесные тела вращаются вокруг Земли по круговым орбитам. Они прикреплены к сферам, сделанным из эфира. Существуют сферы Луны, Меркурия, Венеры, Солнца, Марса, Юпитера, Сатурна и сфера неподвижных звезд. За ней находится перводвигатель – Бог, который и придает движение сферам. Космос конечен и вечен.

    В разных точках пространства и в разных направлениях действуют свои законы. Современная физика строится на принципиально иной основе – на идее однородности и изотропности пространства и времени.

    Все механическое движение можно разделить на две большие группы: движение небесных тел в надлунном мире и движение тел в подлунном, земном мире. Движение небесных тел – совершенное движение. Оно представляет собой вращательное равномерное круговое движение или движение, сложенное из подобных движений. У него нет ни начала, ни конца, оно не имеет материальной причины.

    Все земные движения несовершенны. Они подвержены изменению, имеют начало и конец. Движение земных тел можно разделить на насильственное и естественное. Естественное движение – это движение тела к своему месту, тяжелого вниз, а легкого вверх. Естественное движение происходит само собой, не требует приложения силы. Насильственное движение требует приложения силы. Любое насильственное движение, даже равномерное и прямолинейное, происходит под действием силы. Закона инерции Аристотель не знал.

    Понимание пространства и времени в классической физике

    Вплоть до начала XX века в науке господствовали представления о том, что пространство и время ‒ самостоятельные сущности, не зависимые ни от материи, ни друг от друга. В классической механике Ньютона считалось, что пространство – пустой ящик, в который опускаются все вещи, время – единый мировой маятник, колебания которого идут в независимости от положения вещей. Эйнштейн так характеризовал представления Ньютона о пространстве: если убрать все деревья, то лес останется.

    Представления о пространстве и времени как о пустых вместилищах вещей и событий имели под собой определенные эмпирические основания. В области обычного опыта и малых скоростей, в макромире, не наблюдается прямой связи между пространством, временем и движущимся предметом. Объект может быть удален из определенного места, но от этого пространство не изменится и не исчезнет. Аналогичным образом воспринимается и время: оно безразлично к объектам.

    Представления о пространстве, времени и движении были кардинальным образом пересмотрены в XX в. Такая научная революция связана с двумя величайшими теориями современности – теорией относительности и квантовой механикой.

    СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

    Инерциальные системы отсчета

    Движение тел можно определить только по отношению к другим телам. Для этого в физике вводится понятие системы отсчета.

    Система отсчета – это тело, которое условно считается неподвижным и по отношению к которому рассматривается движение других тел, а также связанные с этим телом система координат и часы.

    Важнейшим положением физики является принцип инерции, который еще называется первым законом Ньютона.

    Принцип инерции. Существуют системы отсчета, относительно которых все тела, не взаимодействующие с другими телами, движутся равномерно и прямолинейно.

    Системы отсчета, которые удовлетворяют принципу инерции, называются инерциальными.

    Постулаты специальной теории относительности

    В 1905 г. Альберт Эйнштейн (1879 – 1955) разработал новую теорию пространства и времени, получившую название специальной теории относительности (СТО).

    Основу специальной теории относительности составляют два постулата (принципа):

    1. Принцип относительности Эйнштейна. Все физические процессы при одних и тех же условиях в инерциальных системах отсчета протекают одинаково.

    Это означает, что никакими физическими опытами, проведенными внутри замкнутой инерциальной системы отсчета, нельзя установить, покоится ли она или движется равномерно и прямолинейно. Таким образом, все инерциальные системы отсчета совершенно равноправны, а физические законы инвариантны по отношению к выбору инерциальных систем отсчета. Иными словами, уравнения, выражающие эти законы, имеют одинаковую форму во всех инерциальных системах отсчета.

    2. Принцип постоянства скорости света. Скорость света в вакууме постоянна и не зависит от движения источника и приемника света.

    Принцип постоянства скорости света Эйнштейн сформулировал на основе опыта Майкельсона. В 1881 г. американский физик Альберт Майкельсон произвел опыт, который с весьма высокой точностью измерил скорость света в различных направлениях относительно Земли. Опыт Майкельсона, неоднократно с тех пор повторявшийся в самых различных условиях, привел к совершенно неожиданному результату. Майкельсон обнаружил, что на движущейся Земле свет распространяется по всем направлениям с совершенно одинаковой скоростью.

    Глубокий анализ постулатов специальной теории относительности показывает, что они противоречат представлениям о пространстве и времени, принятым в механике Ньютона.

    Следствия из постулатов специальной теории относительности

    Из постулатов специальной теории относительности вытекает ряд следствий.

    1. Скорость света в вакууме – предельная скорость в природе.

    Она одинакова во всех направлениях и во всех инерциальных системах отсчета. Это одна из важнейших физических постоянных, так называемых мировых констант.

    2. Понятие одновременности имеет относительный смысл.

    Представим себе поезд, который движется прямолинейно и равномерно. Пусть в середине одного из вагонов на равном расстоянии от дверей находится лампочка, а автоматические двери устроены так, что они открываются в тот момент, когда на них падает свет. Пусть в некоторый момент времени зажглась лампочка. Что увидят люди в поезде, и что увидят люди на платформе? Люди, сидящие в середине вагона увидят следующее. Так как, согласно опыту Майкельсона, свет распространяется относительно поезда с одинаковой по всем направлениям скоростью, то он дойдет одновременно до задней и передней двери, и обе двери откроются одновременно. Что же увидят люди на платформе? Задняя дверь идет навстречу лучу света. Переднюю дверь луч света должен догонять. Поэтому людям на платформе покажется, что двери в вагоне откроются не одновременно.

    Пока мы имели дело со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света, мы не могли обнаружить относительность понятия одновременности. И лишь изучая движения со скоростями, близкими к скорости света, мы вынуждены были пересмотреть понятие одновременности.

    3. В разных инерциальных системах отсчета время протекает по-разному.

    Пусть имеется очень длинная железная дорога, по которой движется поезд Эйнштейна. На огромном расстоянии друг от друга находятся две станции. На обеих станциях имеются часы. На первой станции в вагон садится путешественник и перед отходом поезда проверяет свои часы по станционным. По приезде на другую станцию он с удивлением замечает, что его часы отстали. В мастерской путешественника заверили, что его часы в полном порядке.

    Чтобы разобраться в этом, представим, что пассажир направляет к потолку луч света из фонарика, поставленного на пол вагона. На потолке расположено зеркало, от которого луч света отражается обратно к лампочке фонарика. Путь луча, каким его видит пассажир в вагоне, таков:


    Совсем иначе выглядит этот путь для наблюдателя, который находится на платформе. За то время, что луч света пройдет от лампочки до зеркала, само зеркало вследствие движения поезда переместится. Пока луч будет возвращаться, лампочка переместится на такое же расстояние.

    Мы видим, что для наблюдателей на платформе свет прошел явно большее расстояние. С другой стороны, мы знаем, что скорость света есть абсолютная скорость, она одинакова и для едущих в поезде, и для тех, кто стоит на платформе. Это заставляет нас сделать вывод: на станции между отправлением и возвращением луча прошло больше времени, чем в поезде!

    Отставание часов будет тем значительнее, чем больше скорость поезда.

    Физические процессы в движущейся системе отсчета замедляются относительно неподвижной системы.

    Разумеется, это становится заметно только при скоростях, соизмеримых со скоростью света.

    Отсюда следует так называемый «парадокс близнецов». Он заключается в том, что если один близнец остается на Земле, а другой улетает на ракете, движущейся со скоростью, близкой к скорости света, то, возвратившись на Землю, он обнаруживает, что его брат-близнец стал намного старше его.

    4. Длина стержня сокращается в направлении движения. В теории относительности оказывается, что бессмысленно говорить о длине стержня, не указав системы отсчета, относительно которой эта длина измеряется.

    5. Масса тела увеличивается с увеличением его скорости. Зависимость массы от скорости была обнаружена в конце XIX в. в опытах с быстрыми электронами. Тогда же была предложена эмпирическая формула для этой зависимости:

    ,
    где m0 – масса покоя тела,

    m – его масса при скорости движения V,

    с – скорость света.

    6. Масса и энергия связаны соотношением:

    Е = mc2.

    Это соотношение подтверждено многочисленными экспериментами.

    ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

    В 1916 г. Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности (ОТО), над которой работал в течение 10 лет.

    Принципы общей теории относительности

    1. Принцип постоянства скорости света ограничивается областями, где гравитационными силами можно пренебречь.

    В областях пространства, в которых велика гравитация, скорость света замедляется.

    2. Принцип относительности распространяется на все движущиеся системы, а не только на инерциальные.

    Иными словами, общая теория относительности описывает как инерциальные системы отсчета, так и неинерциальные.

    3. Принцип эквивалентности. Не существует критерия, с помощью которого можно было бы отличить силы инерции от сил тяготения.

    Представимсебе, что мы находимся в космическом корабле, который стоит на стартовой площадке. Мы держит в руках какой-либо предмет и выпускаем его из рук. Он будет падать с ускорением свободного падения g.



    g




    Пусть наша ракета покинула поле притяжения Земли и Солнца и находится в области пространства, где никакие гравитационные поля не действуют. Пусть ракета движется с ускорением g. Если выпустить из рук какой-либо предмет, он будет совершать ускоренное движение с тем же ускорением g.




    g






    Согласно принципу эквивалентности, никакими экспериментами мы не сможем выяснить, где мы находимся: в ракете, которая стоит на стартовой площадке, или в ракете, которая движется ускоренно вне гравитационного поля.

    Следствия из постулатов общей теории относительности

    1. 1. Луч света искривляется в гравитационном поле.


    g









    Представим себе, что ракета находится вне гравитационного поля и движется ускоренно. В ракете загорается лампочка, от которой направленный луч света движется перпендикулярно направлению ракеты. Относительно ракеты он будет двигаться по параболе.

    Пусть ракета находится на стартовой площадке. Загорается лампочка, и луч света начинает движение в том же направлении. Какова при этом будет форма траектории? Согласно принципу эквивалентности, луч света будет вести себя так же, как и в ускоренно движущейся ракете, т.е. его траектория тоже будет иметь форму параболы.




    g





    Действительно, согласно принципу эквивалентности, никакими экспериментами мы не сможем отличить одну систему отсчета от другой: покоящуюся в поле тяготения и ускоренно движущую вне поля тяготения. Если бы форма траектории была бы иной, мы бы смогли отличить одну систему отсчета от другой, что бы противоречило принципу эквивалентности.

    Такое искривление должен испытывать луч, проходящий возле Солнца. Этот эффект, как предсказал Эйнштейн, можно обнаружить при наблюдении положения звезд во время солнечного затмения. В 1919 г. научные экспедиции Лондонского Королевского общества, направленные для изучения солнечного затмения, подтвердили правильность этого утверждения. Эйнштейн писал своему другу, физику Максу Планку: «Судьба оказала мне милость, позволив дожить до этого дня».

    2. В сильных гравитационных полях время замедляется.

    Во Вселенной существуют массивные космические объекты, на которых оказывается существенным эффект замедления времени. Пульсары имеют плотность ρ = 10 млн. тонн/см3. Для них задержка времени составляет около 10%. Задержка времени на «черных дырах» около 100%. Это означает, что течение времени практически останавливается.
    написать администратору сайта