Специальная теория относительности

Ввел это понятие в науку учитель А. Эйнштейна по математике Г. Минковский. Четвертое измерение в этом пространстве связывают с временем и его описывают, так называемыми, мнимыми числами. четырехмерная геометрия Минковского является математическим представлением, которое позволяет описывать движения без использования дифференциальных уравнений.
В работах многих современных нам исследователей указывается, что в релятивистской механике, как иначе называют специальную теорию относительности, изменяется по сравнению с механикой Ньютона, система и процедура проведения измерений, математическое представление системы и представление ее состояний. Применяют для представления системы четырехмерную геометрию Минковского.
Основными достижениями разработанной теории Эйнштейна явилось то, что специальная теория относительности заменила ньютоновскую концепцию простанства и времени релятивистской концепцией пространства и времени, согласно которой пространственно-временные характеристики имеют не абс олютный и автономный характер а определяются характером, происходящих в системах физических процессов.
Кроме того специальная теория относительности ввела в обиход физиков формулу преобразования скоростей и закон взаимосвязи массы и энергии.
Если тело или частица движутся по осям Х и Х’,относящимся к двум системам L и L’, то
v = (v’+ V)/(1+ V v’/с2),
где v –скорость движения систем L и L’ относительно друг друга.
В случае, если v = с и свет испускается в движущейся системе отсчета, то свет будет двигаться со скоростью с+с =2с. Формула преобразования скоростей дает другой, не ньютоновский, результат:
v = (с+ с)/(1+ с2 /с2) = 2С/2 = с.
Эта формула подтверждает независимость скоростей света от движения источника.
Если в формуле v = (v’+ V)/(1+ V v’/с2), можно пренебречь отношением V v’/с2, то тогда очевидно, что эта система близка к известным системам ньютоновским и формула получается аналогичная формуле закона Ньютона.
Еще одной важной формулой, полученной при создании специальной теории относительности, является формула, определяющая энергию покоя частиц:
Е = М с2.
Очень важным выводом из теории Эйнштейна является представлений о характере взаимодействий, о том, что невозможно передавать взаимодействия со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. И из специальной теории относительности были выведены понятие близкодействия, т.е. взаимодействия, передаваемого полем. Для механики классической характерно лишь взаимодействия, которые передаются с бесконечнго большой скорость, т.е. дальнодействие.
Специальная теория относительности все-таки не смогла решить ряд вопросов, и Эйнштейн продолжал работать над проблемами взаимодействия систем, гравитации и над еще одной глобальной темой – темой строения Вселенной. Развитием и продолжением специальной теории относительности была, общая теория относительности, разработанная к 1915 году. В общей теории относительности (ОТО), основой математического представления служит еще более сложная 4-мерная геометрия - геометрия Римана.
С точки зрения физической модели, ни специальная, ни общая теория относительности, не являются теорией пространства-времени: специальная теории относительности (СТО) рождается как обобщение "принципа относительности", а общая теории относительности (ОТО) для Эйнштейна была дальнейшим расширением принципа относительности на системы отсчета, движущиеся ускоренно и в поле сил тяготения (для неинерциальных систем отсчета). С точки зрения физической онтологии ОТО является релятивистской теорией тяготения, теорией гравитационного поля.
В 1917 году А. Эйнштейн применил разработанную им же теорию относительности к динамике Вселенной. Он разработал уравнение, с помощью которого описывал гравитационное взаимодействие в масштабах Вселенной. В это уравнение входят такие показатели как радиус оболочки Вселенной, плотность вещества Вселенной, скорость движения масс во Вселенной. С помощью этого уравнения можно найти соотношение между радиусом оболочки и временем. При решении Эйнштейном этого уравнения оказалось, что радиус оболочки Вселенной изменяется со временем, т.е. это говорит о нестационарности Вселенной. Такое решение противоречило принятым в то время научным взглядам о неизменности и стационарности Вселенной в масштабах глобальных, значительно превышающих Земные масштабы. Альберт Эйнштейн является одним из ведущих теоретиков, создавших теорию Большого взрыва,
Для того, чтобы согласовать свои расчеты А. Эйнштейн ввел поправочный коэффициент в разработанное им уравнение. Поправочный коэффициент как бы включил дополнительное понятие «антигравитацию» и позволил использовать уравнение в условиях неизменности со временем от радиуса условной оболочки Вселенной. К 30-м годам 20 века на основании новых результатов исследований А. Эйнштейн исключил из уравнения поправочный коэффициент, таким образом, подтвердил признание расширения Вселенной со временем.
Эксперименты показали, что общая теория относительности подтверждается значительно точнее, чем закон всемирного тяготения Ньютона. Это было показано на таком наглядном примере, как наблюдения за скоростью прохождения света от звезд вблизи Солнца во время полных солнечных затмений. Наблюдаемое фактически искривление траектории движения света оказывается близким к расчитываемому по формулам общей теории относительности, а не закона тяготения Ньютона.
Заключение

Приведенные для пояснения специальной теории относительности примеры кажутся достаточно фантастичными. Существовало много попыток подвергнуть сомнению и доказать неправомерность специальной теории относительности. Но существующий к настоящему времени экспериментальный опыт подтверждает, во-первых, тот факт, что окружающий нас мир является крайне различающимся и его, этот мир, во-вторых, описывает с достаточной достоверностью специальная теория относительности. Одним из подтверждения применимости специальной теории относительности является тот факт, что скорость света измеряют в соответствии со всеми жесткими метрологическими требованиями.
Специальная теория относительности описывает негравитационные физические явления. Развитие специальной теории в общую теорию относительности позволило учитывать гравитацию и описывать физические явления в гравитационных системах.
Высказываются предположения, что специальная теория относительности будет развиваться далее совместно с теорией квантовых полей и для специальной теории относительности будут определены границы ее применимости.


















Литература
1. Горбачев В.В. Концепции современного естествознания. М.: Высшая школа, 2006.
2. Кириллин В.А. Страницы истории науки и техники. М.: Наука, 1986
3. Липовко П.О. Концепции современного естествознания. Ростов-на-Дону, Феникс, 2004.
4. Логунов А.А. Лекции по теории относительности и гравитации.— М.: Наука, 1987
5. Паули В. Теория относительности. Перев. с нем. — М.: Наука, 1983. — 336 с.
6. Липкин А.И. Концепции современного естествознания. М.=2001.- с.127.
7. Хорошавина С.Г. Концепции современного естествознания. Ростов-на-Дону, Феникс, 2005.
8. Горбачев В.В. Современное естествознание на пороге XXI века//Физика и механика на пороге XXI века. - М.: Изд-во МГУП «Мир книги», 1998.

















16