Теория относительности Эйнштейна

Эйнштейн. Альберт Эйнштейн родился 14 марта 1879 г. в Ульме (Германия) в семье мелкого коммерсанта. Альберт не получил законченного среднего образования и в 16 лет пытался поступить в Высшую техническую школу в Цюрихе. Провалившись на вступительных экзаменах, он поступил в кантональную среднюю школу в городе Аарау., затем в Высшую политехническую школу на педагогический факультет. Учился Альберт неровно, он не любил обязательных занятий и экзаменов и предпочитал заниматься тем, что его интересовало. После окончания школы он несколько месяцев преподавал математику в техникуме города Винтертура. В этом же году он опубликовал свою первую работу «Следствия из явлений капиллярности». Потом он проработал несколько месяцев в качестве репетитора и лишь в 1902 г. получил постоянную должность технического инспектора в Швейцарском патентном бюро в Берне.

Первые работы Эйнштейна были посвящены молекулярной физике и термодинамике. В ходе этих исследований Эйнштейн создал теорию броуновского движения, о существовании которого в то время не знал. В 1905 г. появилась статья «Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света», посвященная квантовым свойствам света. Затем была опубликована новая статья «К электродинамике движущихся сред», в которой содержались основы специальной теории относительности.

В январе1906 г. Альберт защищает докторскую диссертацию «Новое определение размеров молекул». В 1907 г. Эйнштейн создает квантовую теорию теплоемкости.

В 1908 г. он был утвержден приват-доцентом Бернского университета, а в 1909 г. был избран профессором этого университета и расстался с бюро патентов.

В 1911 г. Эйнштейн переехал в Прагу профессором теоретической физики. Через год он снова вернулся в Цюрих, на этот раз профессором Высшей технической школы, в которой когда-то учился. В 1914 г. он переехал в Прусскую Академию в Берлине. Здесь он создал общую теорию относительности, произвел совместно с Газом знаменитый опыт по доказательству существования молекулярных токов Ампера (эффект Эйнштейна- де Газа). В 1922 г. Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия

В 20-ые годы началась травля Эйнштейна нацистами и он вышел из состава Прусской Академии наук и уехал из Германии в США, где принял предложение Принстонского института высших исследований и с апреля 1933 г. стал членом этого института.

Большое участие в пропаганде и развитии идей теории относительности и теории электрона принял выдающийся французский физик Поль Ланжевен.

Ланжевен окончил школу физики и химии Парижского муниципалитета, в которой физику преподавал Пьер Кюри. После окончания школы Ланжевен начал готовиться к поступлению в Высшую нормальную школу. Закончив ее в 1897 г. он на стипендию города Парижа уехал в Англию в Кембридж, где учился под руководством в лаборатории Д.Д.Томпсона. Докторскую диссертацию «Исследования в области ионизированных газов» он защитил в 1902 г. После защиты Ланжевен стал читать курс в Колледж де Франс, старейшем высшем учебном заведении Франции. Позднее Ланжевен написал исторический очерк «Физика в Колледж де Франс».

Работая над ионизацией газов, Ланжевен глубоко интересуется электронной теорией. Уже в своей диссертации он говорит об этой теории, которая является началом новой эры в науке. Он считает, что работы Лоренца т Лармора являются попыткой создать из эфира, «этого субстрата Вселенной, сложную среду, представляющую собой материю».

В 1905 г. Ланжевен опубликовал статью «Магнетизм и теория электронов», в которой объясняет с электронной точки зрения диамагнетизм и парамагнетизм. Эта теория Ланжевена вошла в учебники и представляет собой первый шаг в теоретическом истолковании магнитных явлений., которые до того рассматривались только феноменологически.

В годы первой мировой войны Ланжевен интенсивно работает над проблемой борьбы с подводными подлодками. Он разработал систему локации с помощью ультразвуковых волн, излучаемых кварцевым генератором. Помимо эффективного практического значения, метод Ланжевена оказал глубокое влияние на развитие ультраакустики.

Ланжевен дожил до открытия атомной энергии. Он пережил войну с фашизмом, был арестован при захвате Парижа немцами и выслан под надзор полиции. Его зять был расстрелян, а дочь отправлена в концлагерь. С помощью друзей ему удалось бежать в Швейцарию. Пробыв там пару месяцев, он вернулся в Париж и включился в борьбу с фашистами. Ланжевен умер в декабре 1946 г.

Эйнштейн излагает далее основы релятивистской термодинамики, содержащейся в работе Планка 1907 г. Он дает релятивистское определение температуры на основе работы Мозенгайля по термодинамике излучения. Эйнштейн внимательно следит за развитием своей теории и использует самые последние данные, полученные другими исследователями.

Исследуя влияние гравитации на электромагнитные процессы, Эйнштейн приходит к выводу, что световые лучи, распространяющиеся не по оси Х, искривляются гравитационным полем; изменение направления световых лучей составляет sin на 1 см. пути света, где означает угол между направлением силы тяжести и светового луча.

Это первые, не вполне точные результаты будущей общей теории относительности. Эйнштейну понадобится 10 лет, чтобы закончить основы этой теории . используя соответствующий математический аппарат.

Герман Минковский родился 22 июня 1864 г на территории Российской империи, в предместье г.Ковно. В детстве он был отправлен в Германию, окончил гимназию в Кенигсберге, получил высшее образование в Кенигсберге и Берлине. В 18 лет он представил в Парижскую Академию наук сочинение о теории квадратных форм, за которое получил Большой приз по математике. В 23 года Минковский – приват-доцент Боннского университета, а с 1892 г – профессор этого университета. Позже он работал в Кенигсберге и Высшем техническом училище В Цюрихе. После Цюриха Минковский был профессором Геттингенского университета. В этой должности он и скончался в январе 1909 г., спустя неполных 4 месяца после того, как 21 сентября 1908 г. он сделал свой знаменитый доклад «Пространство и время» на 80-м съезде немецких естествоиспытателей и врачей в Кельне.

Полученные Минковским уравнения, получившие его имя, несколько отличаются от уравнений Лоренца, но согласуются с экспериментальными фактами. Электродинамика Минковского - четырехмерная электродинамика. Вместе с двумя докладами – «Принцип относительности» (1907) и «Пространство и время» (1908) – статья Минковского «Основные уравнения для электродинамических процессов в движущихся телах» составляет математическую теорию физических процессов в четырехмерном мире, в которой преобразования Лармора-Эйнштейна получают наглядную геометрическую интерпретацию. «Отныне пространство само по себе и время само по себе, - говорил Минковский в своем последнем докладе, - низводятся до роли теней, и лишь некоторый вид соединения обоих должен еще сохранить самостоятельность».

По Минковскому, инвариантность уравнений движения механики по отношению к преобразованиям Галилея означает инвариантность по отношению к преобразованию четырехмерных координат x, у, z и координаты времени, умноженной на мнимое число. Совокупность этих четырех координат Минковский называет «миром».

Минковский рассматривает группу преобразований координат и времени, обозначаемому им G Относительно которой законы природы остаются неизменными. Он дает наглядную геометрическую интерпретацию этих преобразований, вводит четырехмерные векторы, различая временно-подобные векторы, а также собственное время мировой точки P:

d

C помощью этих понятий Минковский дает четырехмерную формулировку законов механики, и в частности законов движения электрона. «В механике, преобразованной таким образом, - пишет Минковский, - сами собой исчезают дисгармонии, мешавшие согласованию ньютоновской механики и современной электродинамики». И действительно, четырехмерный формализм Минковского является адекватным языком релятивистской физики, завершением построения специальной теории относительности. Дальнейшее ее развитие заключалось в решении частных задач механики, электродинамики и термодинамики.