Специальная теория относительности Эйнштейна

1.

Специальная теория
относительности Эйнштейна –
это новое учение о
пространстве и времени,
пришедшее на смену старым
(классическим)
представлениям.

2.

Инерциальные системы отсчета –
системы отсчета, которые
находятся в состоянии покоя или
движутся прямолинейно
равномерно
Неинерциальные системы отсчета
– системы отсчета, которые
движутся с ускорением

3.

Согласно классическим представлениям
о пространстве и времени, считавшимся
на протяжении веков незыблемыми,
движение не оказывает никакого
влияния на течение времени (время
абсолютно), а линейные размеры
любого тела не зависят от того, покоится
ли тело или движется (длина
абсолютна).

4.

В 1632 г. Галилео Галилей
сформулировал
принцип относительности:
все механические явления
протекают в любых
инерциальных системах
отсчета одинаковым образом.
Все законы механики
инвариантны по отношению
к любым инерциальным
системам отсчета.

5.

Вторая половина XIX
века,
Дж.К.
Максвелл
сформулировал
основные законы
электродинамики
Распространяется ли
принцип относительности,
справедливый для механических
явлений, на электромагнитные
явления?

6.

Обнаружились противоречия между
электродинамикой и механикой
Ньютона, законы которой
согласуются с принципом
относительности .
Эйнштейн пришел к новым
представлениям о пространстве и
времени.

7.

СТО
— теория, описывающая
движение, законы механики и
пространственно-временные
отношения при произвольных
скоростях движения, меньших
скорости света в вакууме, в
том числе близких к скорости
света.

8.

В
рамках СТО
классическая механика
Ньютона является
приближением низких
скоростей. Обобщение СТО
для гравитационных полей
называется общей теорией
относительности.

9. Из истории СТО.

Специальная теория
относительности была
разработана в начале XX века
усилиями Г. А. Лоренца, А.
Пуанкаре, А. Эйнштейна и
других учёных.

10. Г.А. Лоренц

А. Эйнштейн

11.

Экспериментальной основой для создания
СТО послужил опыт Майкельсона. Его
результаты оказались неожиданными
для классической физики своего
времени: независимость скорости света
от направления (изотропность) и
орбитального движения Земли вокруг
Солнца. Попытка интерпретировать этот
результат в начале XX века вылилась в
пересмотр классических представлений,
и привела к созданию специальной
теории относительности.

12.

При движении с
околосветовыми
скоростями
видоизменяются законы
динамики.

13.

Второй закон Ньютона,
связывающий силу и ускорение,
должен быть модифицирован
при скоростях тел, близких к
скорости света. Кроме этого,
выражение для импульса и
кинетической энергии тела имеет
более сложную зависимость от
скорости, чем в
нерелятивистском случае.

14. Классическое представление о пространстве и времени

физический мир
характеризуется трёхмерным
единым пространствомвременем.
Это означает, что движение материального
объекта в таком мире может быть описано в
декартовой системе координат, каждая из трёх
осей которой является пространственновременной x, y, z ~ t = f (t).
Последнее обусловлено тем, что движения в
пространстве и вне времени, равно как и
движения во времени и вне пространства не
бывает.

15. Что мы понимаем под термином «пространство»?

Пространство однородно и изотропно;
Под однородностью подразумевается, что
ни одна точка пространства ничем не
отличается от другой;
Изотропность – это равноправие по всем
геометрическим свойствам всех направлений
из одной точки.
Как и в механике Ньютона, так и в СТО
пользуются данной идеализацией – пустым
однородным и изотропным пространством.

16. Что мы понимаем под термином «время»?

Время – способ упорядочения
реальных событий и измерения
относительной длительности
процессов.
Все физические процессы протекают в
четырехмерном пространстве. Роль
четвертого измерения (в дополнение к
трем пространственным координатам
x,y,z ) играет время.

17. Первый постулат теории относительности

Все законы природы
одинаковы в инерциальных
системах отсчета.
Является обобщением классического принципа
относительности Галилея на все законы
природы, который означает, что закон сложения
скоростей справедлив для описания
распространения.
Означает, что все инерциальные системы
отсчета (ИСО) эквивалентны (равноправны)

18. Второй постулат теории относительности

Скорость света в вакууме
одинакова во всех
инерциальных системах
отсчета.
Это означает, что скорость света в вакууме
не зависит от скорости движения источника
или скорости приёмника света.
Постоянство скорости света –
фундаментальное свойство природы.
Материальные тела не могут иметь скорость
большую, чем скорость света.

19.

СТО позволила разрешить все
проблемы «доэйнштейновской»
физики и объяснить
«противоречивые» результаты
известных к тому времени
экспериментов в области
электродинамики и оптики. В
последующее время СТО была
подкреплена экспериментальными
данными, полученными при
изучении движения быстрых частиц
в ускорителях, атомных процессов,
ядерных реакций и т. п.

20. Значение СТО

СТО составляет фундамент многих современных
разделов физики, в которых описывается движения и
состояния объектов в пространстве и времени
(электродинамика, квантовая электродинамика,
ядерная физика, физика элементарных частиц).
Важным релятивистским объектом является
электромагнитное поле;
С большой точностью измерена скорость света (для
красного лазерного света получено с=299 792 462 +18 м/с
СТО определяется как физическая теория
пространства и времени в частном случае
инерциальных систем отсчета.