Создание теории относительности а. Эйнштейном
Частная, или специальная, теория относительности была впервые изложенная Эйнштейном в 1905 г. в статье «К электро-динамике движущихся тел.
В начале XX века знаменитыми опытами Майкельсона было показано, что скорость света в пустом пространстве всегда постоянна и, как это ни странно кажется на первый взгляд, независима от движения источника света или приемника света. Т.е. эфир не существует.
Это позволило Эйнштейну ввести принцип равноправия всех инерциальных систем отсчета как универсальный, а не только ограниченный рамками механики. Исходя из невозможности обнаружить абсолютное движение, Эйнштейн сделал вывод о равноправии всех инерциальных систем отсчета. Он сформулировал два важнейших постулата, делавших излишней гипотезу о существовании эфира, которые составили основу обобщенного принципа относительности:
1) все законы физики одинаково применимы в любой инерциальной системе отчета и не должны меняться при преобразованиях Лоренца;
2) свет всегда распространяется в свободном пространстве с одной и той же скоростью, независимо от движения источника.
В 1916 г. Эйнштейн предложил общую теорию относительности
О́бщая тео́рия относи́тельности — геометрическая теория тяготения, развивающая специальную теорию относительности (СТО), опубликованная Альбертом Эйнштейном в 1915—1916 годах. В рамках общей теории относительности постулируется, что гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого́ пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием массы-энергии. Общая теория относительности отличается от других метрических теорий тяготения использованием уравнений Эйнштейна для связи кривизны пространства-времени с присутствующей в нём материей.
Рисунок 1.: Гравитационное линзирование. Схема эксперимента по отклонению луча в поле Солнца Одним из косвенных экспериментальных подтверждений ОТО является отклонение луча света в поле Солнца. Из эксперимента было получено, что электромагнитное поле взаимодействует с гравитационным полем. Мы точно знаем, когда звезда должна скрываться за Солнцем. Мы измеряем время, когда мы перестаем видеть эту звезду (эти эксперименты проводятся во время полных солнечных затмений), и извлекаем угол отклонения луча света от прямой.
|
|
Рисунок 2. Крест Эйнштейна — четыре изображения далёкого квазара обрамляют близкую галактику, служащую в данном случае гравитационной линзой
В 1913 - 1921 гг. на основе представлений об атомном ядре, электронах и квантах Н. Бор создает модель атома, разработка которой ведется в соответствии с периодической системой элементов Д.И. Менделеева.
Эти открытия произвели революцию в физике и во всем естествознании. Все прежние представления о материи и ее строении, свойствах, формах движения и типах закономерностей, о пространстве и времени, оказались опровергнутыми.
Это привело к кризису физики и всего естествознания. На исходе третьего десятилетия XX века практически все главнейшие постулаты, ранее выдвинутые наукой, оказались опровергнутыми.
В их число входили представления
об атомах как твердых, неделимых и раздельных «кирпичиках» материи, Ньютоновские твердые атомы, как ныне выяснилось, почти целиком заполнены пустотой. Твердое вещество не является больше важнейшей природной субстанцией. Вещество и энергия оказались связанными. E=mc2.
о времени и пространстве как независимых абсолютах, Трехмерное пространство и одномерное время превратились в относительные проявления четырехмерного пространственно-временного континуума. Время течет по-разному для тех, кто движется с разной скоростью. Вблизи тяжелых предметов время замедляется, а при определенных обстоятельствах оно может и совсем остановиться.
о строгой причинной обусловленности всех явлений и о возможности объективного наблюдения природы. Субатомные феномены обнаруживают себя и как частицы, и как волны, демонстрируя свою двойственную природу. Стало невозможным одновременно определить местоположение частицы и измерить ее скорость. В квантовой механике измерение необратимо изменяет свойства объекта.
Началом нового этапа революции было создание электронно-вычислительных машин и кибернетики.
Также в этот период наряду с физикой стали лидировать химия, биология и цикл наук о Земле.
В последние время на нас надвигается новая революция в естествознании, последствия которой нельзя предсказать.