I. Вопросы для самопроверки.

1. Перечислите свойства, присущие пространству и времени.

2. В чем заключается опыт Майкельсона – Морли? Прокомментируйте результат эксперимента.

3. Как вы понимаете утверждение о том, что масса тела переходит в энергию?

4. В чем заключается принцип эквивалентности инерциальной и гравитационной масс?

5. Перечислите эмпирические доказательства СТО и ОТО.

II. Задания для самостоятельной работы.

1. Подготовка доклада/ презентации по теме: «Пространство и время нефизических объектов» (психологическое, биологическое, социальное).

2. Как осмысливался феномен пространства и времени в мировой культуре? Перечислите произведения изобразительного искусства, литературы, кинематографа и т.п., интерпретирующих понятия пространства, времени.

3. Известный физик-теоретик С. Хокинг полагает, что СТО сделала время четвертым измерением пространства. Согласны ли вы с этим утверждение?

4. Составить таблицу «Постулаты специальной и общей теории относительности»

СТО	ОТО

5. Благодаря своей сложности, теория относительности вызвала (и вызывает до сих пор) неоднозначную оценку среди некоторых физиков. Одной из наиболее известных попыток доказать «несостоятельность» СТО стал так называемый «парадокс близнецов».

Представьте, что на Земле живут два близнеца Ваня и Петя. Ваня отправляется в космический полет на Марс. Согласно специальной теории относительности в движущейся системе отсчета время идет медленнее по сравнению с неподвижной. Поэтому Ваня, вернувшийся из далекого полета, который протекал при скорости близкой к скорости света (если скорость мала, эффект будет незаметен), будет моложе своего брата, остававшегося на Земле.

С другой стороны, с точки зрения космонавта, все время полета двигалась по отношению к нему Земля. Следовательно, часы должны идти медленнее у его брата, оставшегося на Земле. Выходит, что брат, который никуда не летал, и все это время оставался на Земле, должен при встрече быть моложе своего брата-космонавта. Но не могут оба брата быть одновременно один моложе другого – возникает противоречие.

В чем физическая причина парадокса? Каким образом можно объяснить «парадокс близнецов»?

III. Тестовые задания по теме «Специальная теория относительности. Общая теория относительности».

1. Предсказания специальной теории относительности и классической механики совпадают при условии, что …

1. скорости движения гораздо меньше скорости света

2. рассматривается движение макроскопических тел

3. движение происходит в разреженной среде (вакууме)

4. можно пренебречь сопротивлением среды движению тела

2. К числу наблюдательных подтверждений общей теории относительности относится …

1. медленное смещение перигелия орбиты, по которой Меркурий обращается вокруг Солнца

2. открытие Галилеем того факта, что все тела падают на Землю одинаково быстро

3. тот факт, что спутник Юпитера Ио является самым вулканически активным телом в Солнечной системе

4. закон всемирного тяготения, открытый И. Ньютоном

3. С точки зрения общей теории относительности, Земля не улетает от Солнца потому, что …

1. Солнце, обладая огромной массой, искривляет пространство-время вокруг себя, и траектория свободного движения Земли из прямой превращается в кривую, причем замкнутую

2. Солнце притягивает Землю в соответствии с законом всемирного тяготения и тем самым постоянно изменяет направление и величину скорости движения Земли

3. Земля и Солнце обладают разноименными электрическими зарядами и потому притягиваются друг к другу по закону Кулона

4. пространство-время нашей Вселенной искривлено настолько, что незамкнутых траекторий движения материальных тел в нем просто не существует

4. Мы не замечаем релятивистских эффектов в повседневной жизни, поскольку мы …

1. слишком медленно движемся, а релятивистские эффекты заметны только при околосветовых скоростях

2. живые, а релятивистские эффекты не распространяются на живые организмы

3. слишком велики, а релятивистские эффекты существенны только для объектов микромира

4. слишком малы, а релятивистские эффекты становятся заметны только в масштабах всей Вселенной.

5. Согласно теории относительности, при переходе от одной системы отсчета к другой может измениться тот факт, что …

1. Афанасий Тимофеевич Малашкин старше своего родного внука Данилы ровно на 53 года

2. пространственно-временной интервал между рождением Афанасия Петровича Малашкина и его родного внука Данилы равен 2809 св. лет2

3. свет, испущенный Солнцем, несется к Земле со скоростью 300 000 км/с

4. Афанасий Тимофеевич Малашкин родился раньше своего родного внука Данилы

6. Предсказания специальной теории относительности и классической механики совпадают при условии, что …

1. скорости движения гораздо меньше скорости света

2. рассматривается движение макроскопических тел

3. движение происходит в разреженной среде (вакууме)

4. можно пренебречь сопротивлением среды движению тела

7. Основная идея общей теории относительности заключается в том, что …

1. материя и пространство-время едины и не могут существовать одно без другого

2. пространство и время едины и не могут существовать по отдельности

3. пространственно-временные соотношения не зависят от материальных объектов

4. расстояния и промежутки времени относительны, то есть зависят от выбора системы отсчета

8. Согласно специальной теории относительности, масса и энергия …

1. эквивалентны друг другу

2. могут превращаться друг в друга

3. независимы друг от друга

4. дополнительны друг другу

9. Общая теория относительности описывает …

1. наиболее фундаментальные свойства пространства и времени в их взаимосвязи со свойствами материи

2. законы движения материальных тел при скоростях, близких к скорости света

3. законы движения материальных тел при скоростях, превышающих скорость света

4. законы движения и взаимодействия объектов микромира, для которых нельзя пренебречь квантовыми флуктуациями

10. Общая теория относительности, в отличие от специальной теории относительности, применима …

1. в очень сильных гравитационных полях

2. при скоростях, близких к скоростям света

3. не только в мегамире, но и в микромире

4. только для описания движения с постоянной скоростью

11. Догнать в космосе радиосигнал, отправленный А. С. Поповым в 1896 году, …

1. невозможно, поскольку он удаляется со скоростью света от любого наблюдателя

2. невозможно, поскольку неизвестно направление, в котором он послан

3. можно, если двигаться с большей скоростью, чем это сигнал

4. можно, пока он полностью не затухнет

12. Согласно общей теории относительности, гравитация (всемирное тяготение) есть проявление искривленности пространства-времени вблизи массивных тел. Это проявляется, в частности, в том, что в сильных гравитационных полях течение времени …

1. замедляется

2. ускоряется

3. обращается вспять

4. становится неравномерным

13. Установите соответствие между научной картиной мира или научной теорией и принятыми в ней представлениями о пространстве и времени.

1. Механическая научная картина мира

2. Специальная теория относительности

3. Общая теория относительности

1. Пространство и время – это всего лишь система отношений между материальными телами, поэтому расстояния и промежутки времени зависят от того, как движется измеряющий их наблюдатель.

2. Связь между пространством, временем и материей очень тесная и взаимная: присутствие материальных тел изменяет свойства пространства-времени, что, в свою очередь, влияет на движение материальных тел.

3. Пространство – это пустота, пассивное и неизменное вместилище материи; понятие же времени можно ввести, лишь сославшись на упорядоченный ряд событий, происходящих с материальными телами.

4. Пространство и время существуют сами по себе и никак не зависят от материальных тел, в частности расстояния и промежутки времени не зависят от того, как движется измеряющий их наблюдатель.